当前位置:首页 >> 建筑/土木 >>

第三章 钢结构材料


第一节
(一) 概述

承重结构材料

多层建筑钢结构的主要构件种类有:梁、柱和支撑。梁的常用截面形式有焊 接 H 型钢、热轧 H 型钢和焊接箱形。柱的常用截面形式有,焊接 H 型钢、热轧 H 型钢、焊接箱形、焊接十字形等。 一、承重结构钢材的基本要求 1.为保证承重结构的承载能力和防止出现脆性破坏,应根据结构的重要性、荷 载特征

、结构形式,应力状态,连接方法、钢材厚度、工作环境和环境温度 以及构件所处部位等不同情况,选择合适的钢材牌号和材料。承重结构的钢 材宜采用 Q235 钢、Q345 钢、Q390 钢和 Q420 钢,其质量应分别符合现行国 家标准《碳素结构钢》 (GB/T700)和《低合金高强度结构钢》 (GB/T1591) 的规定。当采用其它牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的要求。承重结 构的钢材应保证抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格和硫 磷含量符合限值。
2.结构构件处于外露情况和低温环境时,其钢材性能尚应符合耐大气腐蚀和避

免低温冷脆的要求。当承重结构对耐大气腐蚀有特殊要求时,可采用现行国 家标准 《焊接结构用耐候钢》 (GB/T4172) 《高耐候性结构钢》 和 (GB/T 4171) 中规定的耐候钢。 钢材的强度设计值, 应根据钢材厚度或直径按表 3.1-1 采用。 钢铸件的强度没计值应按表 3.1-2 采用。 3.采用焊接连接的节点,当板厚不小于 40mm,并承受沿板厚方向的拉力作用 时,为防止钢材的层状撕裂而应附加板厚方向的断面收缩率的要求采用 Z 向 钢时,其值应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313 的规定。 4.多高层钢结构的钢材,宜采用国家标准 (GB700)Q235 等级 B、C、 D 的碳素 结构钢,以及国家标准 (GB/T1591)Q345、Q390 和 Q420 等级 B、C、D、E 的低合金高强度结构钢,或采用相应的国外标准钢材。钢铸件采用的铸钢材 质应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》 (GB/T11352)的规定。钢 材和钢铸件的物理性能指标应按表 3.1-3 采用。 5.抗震结构钢材的强屈比不应小于 1.2,并应有明显的屈服台阶,伸长率应大于 20%,且应有良好的可焊性。

1

6.含碳量不作为交货条件的 A 级碳素结构钢 Q235A,不得用于焊接承重结构 7.在结构设计和钢材订货文件中,应注明所采用钢材的牌号、等级和对 Z 向性 能附加保证要求。技术经济合理时,可在同一构件中采用两种不同牌号的钢 材。 8.用于承重结构的冷弯薄壁型钢的钢带或钢板以及焊接结构、重要的非焊接结 构中的热轧钢材,应具有冷弯试验的合格保证。对重要的受拉或受弯的焊接 结构,其钢材应具有常温冲击韧性的合格保证,当工作温度(符号 T)为-20 ?C 〈 T≤-10?C 时,对 Q235 钢和 Q345 钢应其有 0 ?C 冲击韧性的合格保证;对 Q390 钢应具有-20?C 冲击韧性的合格保证。 当工作温度 T≤-20?C 时, Q235 对 钢和 Q345 钢应具有-20 ?C 冲击韧性的合格保证;对 Q390 钢应具有-40?C 冲击 韧性的合格保证。 注:结构工作温度系指现行国家标准《采暖通风和空气调节设计规范》 (GB500l9)中所列出的室外最低日平均温度。对采暖房屋内的结构可 按该值提高 10?C 采用。 9.在钢结构设计图纸和材料订货文件中,应注明所采用的钢材的牌号和质量等 级,供货条件,脱氧方法等以及连接材料的型号或钢材的牌号。必要时尚应 注明对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。结构钢材强度设 计值,不得小于表 3.1-1 的规定。 10.下列情况的承重结构和构件不应采用 Q235 沸腾钢: (1)焊接结构: 1)直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构。 2)工作温度低于-20 ?C 时的直接承受动力荷载或振动荷载但可不 验算疲劳的结构以及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结 构。 3)工作温度等于或低于-30 ?C 的所有承重结构。 (2)非焊接结构: 工作温度等于或低于-20 ?C 的直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构。 11.对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材,应具有常温冲击韧性的合格保证。当 结构工作温度不高于 0 ?C 但高于-20 ?C 时, Q235 钢和 Q345 钢应具有 0 ?C

2

冲击韧性的合格保证;对 Q390 钢和 Q420 钢应具有-20 ?C 冲击韧性的合格 保证。当结构工作温度不高于-20 ?C 时,对 Q235 钢和 Q345 钢应具有- 20 ?C 冲击韧性的合格保证;对 Q390 钢和 Q420 钢应具有-40 ?C 冲击韧性的 合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的 合格保证。当结构工作温度不高于-20 ?C 时,对 Q235 钢和 Q345 钢应具 有 0?C 冲击韧性的合格保证;对 Q390 钢和 Q420 钢应具有-20 ?C 冲击韧 性的合格保证。 注:吊车起重量不小于 50t 的中级工作制吊车梁,对钢材冲击韧性的要求应 与需要验算疲劳的构件相同。
表 3.1-1 钢材 抗拉抗压抗弯 f 牌号 厚度或直径(mm) ≤16 >16~40 Q235 >40~60 >60~100 ≤16 >16~35 Q345 >35~50 >50~100 ≤16 >16~35 Q390 >35~50 >50~100 ≤16 >16~35 Q420 >35~50 >50~100 340 325 195 185 440 440 315 295 380 360 180 170 220 210 415 415 440 440 270 250 350 335 155 145 205 190 410 410 415 415 200 190 315 300 115 110 185 175 320 320 410 410 215 205 抗剪 fv 125 120 端面承压(刨平顶紧)fce 320 320 钢材的强度设计值(N/mm2)

注: 表中厚度系指计算点的钢材厚度, 对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚

3

度 表 3.1-2 钢号 ZG200-400 ZG230-450 ZG270-500 ZG310-570 抗拉、抗压和抗弯 f 155 180 210 240 钢铸件的强度设计值(N/mm2) 抗剪 fv 90 105 120 140 端面承压(刨平顶紧)fce 260 290 325 370

表 3.1-3 钢材和钢铸件的物理性能指标 弹性模 E (N/mm2) 206 ? 103 剪变模量 G (N/mm2) 79 ? 103 线膨胀系数 α (以每 ОC 计) 12 ? 10
-6

质量密度 ρ (kg/m3) 7850

二、国产常用结构钢的材料参数 (一)碳素结构钢 现行国产碳素结构钢共有 Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 等 5 个牌号, 其中 Q235 是一种具有较好强度、延性、冲击韧性与可焊性等综合性能的最常用 碳素结构钢种,其化学成分如表 3.1-4 所示,钢材的拉伸试验和冲击试验指标如 表 3.1-5 所示,钢材的冷弯试验指标如表 3.1-6 所示。由于 Q235A 级钢不保证冲 击试验值,故不能用于结构构件。 (二)优质低合金高强度结构钢 现行优质低合金高强度结构钢有:Q295、Q345、Q390、Q420、Q460 等 5 个 牌号,其中 Q345、Q390 和 Q420 较为常用,其化学成分如表 3.1-7 所示,拉伸 试验、冲击试验和冷弯试验指标如表 3.1-8 所示。
表 3.1-4 Q235 钢的化学成分 化学成分(%) 等级 C A B 0.14~0.22 0.14~0.20 Mn 不大于 1 0.30~0.65○ 0. 30 1 0.30~0.70○ 0.045 0.050 0.045 1 F、b、Z○ Si S P 脱氧方法

4

C D

≤0.18 0.35~0.80 ≤0.17

0.040 0.035

0.040 0.035

2 Z○ 2 TZ○

1 注:○Q235A、B 级沸腾钢锰含量上限为 0.60%; 2 ○F 表示沸腾钢,b 表示半沸腾钢,Z 表示镇静钢,TZ 表示特殊镇静钢。

表 3.1-5 Q235 钢的拉伸和冲击试验指标 拉 屈服强度 σ
s





验 伸长率 δ s(﹪) 钢板厚度(直径) (mm)

冲击试验

(N/mm2) 抗拉

钢板厚度(直径) (mm) 等 级 ≤16 ~ 40 ~ 60 ~ 100 ~ 150 150 > 16 > 40 > 60 > 强度 100 > σ
b

v型 冲击功 温度 > 150


> ≤ N/mm2 16 16 ~ 40

> 40 ~ 60

> 60 ~ 100

> 100 ~ 150 ( C)

(纵向) (J)

不小于 A B 235 C D 225 215 205 195 185 ~500 375 26 25

不小于 ----20 24 23 22 21 0 -20

不小于 -----

27

表 3.1-6 Q235 钢的冷弯试验指标 B=2a,180 试样方向 ≤16 >60~100 弯心直径 d 纵 横 a 1.5a 2a 2.5a 2.5a 3a >100~200


钢板厚度(直径) (mm)

注: B 为试样宽度,a 为钢材厚度(或直径)。

5

表 3.1-7 常用低合金结构钢的化学成分
质 牌 号 量 等 级 A B Q345 C D E A B Q390 C D E A B Q420 C D E 0.20 0.20 0.20 0.18 0.18 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.70 1.00~1.70 1.00~1.70 1.00~1.70 1.00~1.70 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.02~0.15 0.02~0.15 0.02~0.15 0.02~0.15 0.02~0.15 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.15 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 0.02~0.20 - - 0.015 0.015 0.015 - - 0.015 0.015 0.015 - - 0.015 0.015 0.015 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 C≤ Mn Si≤ P≤ S≤ V Nb Ti Al≥ Cr≤ Ni≤

化学成分(%)

6

表 3.1-8 常用低合金结构钢的拉伸、冲击和冷弯试验指标 屈服点 σ 质 > 量 ≤ 牌号 等 16 35 级 钢板厚度(直径)(mm) 不小于 不小于 ≤16 A 345 B Q345 C 345 345 325 325 325 325 325 370 370 370 370 370 400 400 400 400 400 295 295 295 295 295 350 350 350 350 350 380 380 380 380 380 275 275 275 275 275 330 330 330 330 330 360 360 360 360 360 470~630 470~630 470~630 470~630 470~630 490~650 490~650 490~650 490~650 490~650 520~680 520~680 520~680 520~680 520~680 21 21 22 22 22 19 19 20 20 20 18 19 19 19 19 34 34 34 34 27 34 34 34 27 34 34 34 27 d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a >16~100 d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a 50 100 16~ 35~ 50~ σ
b s

(MPa) 伸长 率

冲击功 AkV(纵向) (J) 180 弯曲试验 抗拉强度 δ s( ﹪) (MPa) +20
○ ○

厚度(直径,边长) (mm) > > -20 0 C C
○ ○

-40


d=弯心直径 a=试样厚度(直径)

C

C

D 345 E 345

A 390 B Q390 C 390 390

D 390 E 390

A 420 B Q420 C 420 420

D 420 E 420

7

三、常用国外结构钢的品种和牌号 世界各国的结构钢的品种和牌号表示方式虽然各有不同, 但其共同点是钢材 品种和牌号均以强度等级来划分,其表示方式一般为: XXX XXX X 钢材质量等级 钢材最低强度值 字首符号 钢材质量等级分为 A、B、C、D、E 等。 钢材最低强度值,有的国家用屈服强度值,如中国、美国,有的国家用抗 拉强度值,如日本、英国;而强度数值的单位,有的国家用“N/mm2” ,如中国、 英国、日本,有的国家用“ksi”(千磅/英寸 2),如美国。 字首符号各国表示各不相同,有的国家采用单一字母,如美国采用 A,中 国采用 Q;有的国家采用多种字母,不同的字母有不同的含义,如日本采用 SS 表示一般结构钢,SM 表示焊接结构钢,SN 表示抗震结构钢,SMA 表示耐候焊 接结构钢;也有的国家无首字母,如英国。 下面简介美国、英国和日本的结构钢品种和牌号。 (1) 美国常用结构钢有: A36 碳素结构钢; A572 低合金高强度结构钢; A588 厚度不超过 102mm, 最小屈服强度为 345N/mm2 的低合金高强度结构 钢。 (2)英国常用结构钢有: 40A、B、C、D、EE; 43A、B、C、D、EE; 50A、B、C、D、EE; 55EE、F。 (3)日本常用结构钢有: SS400 一般结构钢;

8

SM400A、B、C SM490A、B、C; SM490YA、YB;

焊接结构钢;

SMA400Aw、Bw、Cw、Ap、Bp、Cp SN400 抗震结构钢; SN490。

焊接耐候结构钢;

各国钢材标准不同,很难严格地找出国外某种钢材品种与我国钢材品 种的相应关系,正确做法是检查钢材的质保书,根据化学成分和机械性能 指标确定国外某种钢材与我国哪个钢种是可替代的。表 3.1-9 为根据屈服强 度和抗粒强度指标列出美国 应关系,供参考。
表 3.1-9 中国 Q235 美 A3 6 国 40 中、英、美、日四国钢材品种对应表 英国 日本 SS400 SM400 SMA400 SN400 Q345 A572 A588 50 SM490 SMA490 SN490 Q390 55

英国、日本的钢材品种与我国钢材品种的相

(二) 钢板 一、钢板的规格 钢板在多高层钢结构中主要用于焊接构件,为避免过大的焊接变形,选用的 钢板厚度不应太薄,一般不宜小于 4mm。此外,为便于工厂加工与材料采购, 从而降低钢构件的制作成本, 一个多高层钢结构工程中选用的钢板厚度种类也不 宜太多,不同构件翼缘、腹板的厚度能套用的尽量套用。同一工程中选用的钢板 厚度分级不宜太密, 常用的分级为 4mm, 5mm, 6mm, 8mm, l0mm, l2mm, l4mm,

9

l6mm,l8mm,20mm,22mm,25mm,28mm,30mm;大于 30mm 厚的钢板, 可采用 5mm 左右一档分级。 二、厚钢板的层状撕裂与 Z 向性能 当钢构件的板厚度较大时 (如大于等于 40mm),容易发生层状撕裂现象。厚 钢板层状撕裂现象的发生, 不仅严重影响钢结构工程的质量与施工进度,如未被 发现与处理,还会危及钢结构工程的安全。 1. 层状撕裂的发生 钢板和型钢都是经过辊轧成型的,辊轧有热轧和冷轧之分,一般多高层钢结 构所用钢材为热轧成型,冷轧只用于生产小截面型钢和薄板。 热轧可以破坏钢锭的铸造组织,细化钢材 的晶粒 (图 3-4)。钢锭浇注时形 成的气泡和裂纹, 可在高温和压力作用下焊合, 从而使钢材的力学性能得到改善。然而,这种 改善主要体现在沿轧制方向上,因钢材内部的 非金属夹杂物 (主要为硫化物、氧化物、硅酸 盐等)经过轧压后被压成薄片, 仍残留在钢板中 (一般与钢板表面平行), 而使钢材出现分层 (夹 层)现象。这种非金属夹层现象,使钢材沿厚度方向受拉的性能恶化。图 3-5 为 热轧钢板在不同方向拉力作用下强度和延性与作用力方向的关系曲线, 从中可见 分层现象对钢材强度的影响较小,而对延性的影响较大。

钢板的层状撕裂一般在焊接节点中产生。焊缝冷却时会产生收缩变形,焊缝 的收缩变形使钢板沿板面垂直方向受到很大的拉力, 钢板很薄或没有对变形的约 10

束,钢板会发生扭曲从而释放了应力。但如果钢板很厚或有加劲肋、相邻板件的 约束, 钢板不能自由变形, 而只能通过钢板在垂直于板面方向产生很大的应变来 适应这种变形,则在钢板中可能产生层状撕裂。在约束很强的区域,由焊缝收缩 引起的局部应力可能数倍于材料的屈服极限,远远大于由设计荷载引起的应力。 一般厚钢板较易产生层状撕裂,因为钢板越厚,非金属夹杂缺陷越多,且 焊缝也越厚,焊接应力和变形也越大。层状撕裂只可能发生在基材内,而且当它 出现在接近焊缝的焊脚位置时, 往往正好位于热影响区边缘,并且不会延伸至钢 板表面。层状撕裂表面往往是纤维状的,并且具有阶梯形的纵向断面,纵向的尺 寸往往数倍于横向尺寸, 加上它发生在热影响区外,这些特征可以容易地将它与 发生在热影响区内的由于氢引起的断裂区分开。 2.钢板的 Z 向性能 钢板沿厚度方向的受力性能(主要为延性性能) 称为 Z 向性能。钢板的 Z 向性能可通过做试样拉伸试 验得到(见图 3-7),一般用断面收缩率来度量。对于厚 钢板, 为防止层状撕裂的发生, 需对其 Z 向性能提出要 求。 向断面收缩率大于 20%的钢板, Z 其层状撕裂一般 可以避免;当 Z 向断面收缩率小于 20%时,则有可能发生层状撕裂。考虑不同 约束程度节点可能产生钢板层状撕裂的 Z 向断面收缩率的建议值如图 3-8 所示。

钢材 Z 向断面收缩率受硫含量的影响很大 ,图 3-9 给出了硫含量与钢材 Z 11

向断面收缩率上、下限的关系曲线。表 3.1-10 是我国国家标准《厚度方向性能钢 板》(GB5313)关于钢板厚度方向性能级别与含硫量之间关系的规定。

表 3.1.10 钢板厚度方向性能级别 级 Z15 Z25 Z35 别 硫含量(%) ≤0.010 ≤0.007 ≤0.005 断面收缩率(%) 三个试件平均值 ≥15 ≥25 ≥35 单个试件值 ≥10 ≥15 ≥25

(三) H 型钢 热轧 H 型钢是指截面为 H 形,翼缘较宽且内外表面相互平行的热轧型材。 由于其截面面积分配合理,抗弯能力强,经济性好,侧向刚度大,残余应力小, 制作与构造方便,在多高层钢结构中广泛用于梁、柱、支撑等构件。 一、热轧 H 型钢概况 1.热轧 H 型钢的发展概况 H 型钢是由工字钢发展起来的, 当时这种工字钢大多数是在二辊或三辊式轧 机上采用孔型法轧制生产的,但由于翼缘窄小,不适合做柱型或桩型构件,且翼 12

缘有斜面不利于构件连接。在 1850~1860 年间,发明了万能轧机,并用一架万能 轧机作精轧机生产出了平行翼缘工字钢和中等尺寸的宽翼缘工字钢。 1902 年卢森堡阿尔贝德厂(Arbed)建造了第一套万能轧机,轧出了较宽翼缘 的工字钢, 但其翼缘仍为斜面。 1908 年美国伯利 f 公司建成了第一套宽翼缘工字 钢厂,1914 年德国建设了培因工字钢厂。此后到 1955 年,全世界宽翼缘工字钢 厂数量尚不多, 发展较缓慢, 宽翼缘工字钢仍大多用作梁型结构, 但其翼缘较宽、 内外表面平行,在工程中应用显示出较大的优势。1958 年在欧洲煤钢联营的国 家范围内发展了一种新系列,即平行翼缘工字钢 —IPE 系列,其翼缘平行,截 面形状像英文字母 “H”形,故随后人们统称之为 H 型钢。 90 世纪 60 年代以后,随着世界钢铁工业的发展,H 型钢在世界各国普遍受 到重视,大多数工业发达国家的钢铁行业都积极筹建 H 型钢厂。在这期间,H 型钢厂数量激增,H 型钢翼缘更宽,产品大型化,发展了 HE 系列宽翼缘产品标 准,形成各自 H 型钢产品系列。德国、法国 H 型钢产品属 HE 系列;英国、美 国 H 型钢为英制产品,英国有梁型 TB 系列和柱型 UC 系列,美国 H 型钢规格 数量较多,为 W 系列和 M 系列;日本 H 型钢分为梁柱型系列和桩型系列,它是 在欧美系列基础上,考虑品种规格数量在工程中应用的覆盖率而形成的 H 型钢 系列,其特点是品种规格数量较为适中,既便于 H 型钢生产组织,也有利于工 程应用的设计选型。在工程方面,各国都依据本国产品系列制订 H 型钢设计规 范和设计手册,积极推动了 H 型钢在工程中的应用及生产发展。在工艺装备上 普遍采用由开坯机、 万能轧机和轧边机作为粗轧机组及万能精轧机组成的轧机机 组生产 H 型钢,产品尺寸精度和外观质量均得到较大的提高。到 20 世纪 70 年 代中期,H 型钢生产的工艺装备、工艺技术、品种系列及应用技术都得到了很大 的发展。 20 世纪 70 年代中期以来随着钢材市场趋向饱和,H 型钢的发展逐步转向新 技术开发。产品方面,出现了加重型、特大型和轻型 H 型钢,如欧洲 (EN)标准 的 HL 特大型品种和 HE—AA 轻型系列,英国钢铁公司生产的 UC356X406 规格 单重为 1086kg/m 的重型 H 型钢, 品种范围及应用范围更广。 1980 年日本川崎公 司开始研究腹板外高一定的 H 型钢生产方法,开发出了腹板外高一定的 H 型钢 新产品,到 1989 年底新技术投人实际应用。工艺装备上,万能轧机发展为组合

13

式和紧凑型轧机, 采用两架万能粗轧机和一架轧边机或一架万能粗轧机、一架轧 边机和一架万能精轧机组成的三机架可逆连轧机组,应用计算机实现轧钢自动 化,使用液压 AGC(辊缝自动控制)、液压动态轴向调整、优化锯切、长尺冷却和 矫直、控轧控冷等技术,1990 年卢森堡阿尔贝德公司开发了 QST 技术—H 型钢 轧后淬火—自回火控制冷却工艺,可生产高强度 H 型钢。原料由钢锭和初轧坯 发展为连铸板坯、连铸异型坯及近终形连铸坯。 2.国外 H 型钢生产概况 目前世界上 H 型钢轧机及生产排行前四名的国家分别为日本、美国、德国和 英国。 美国现有万能轧机 17 套,1954 年生产 H 型钢 250 万吨,1968 年增加到 580 万吨。以后的产量很不稳定,现有年产量约在 360 万吨左右。 日本现有万能轧机 19 套,20 世纪 80 年代年产量基本维持在 400~600 万吨, 1990 年曾达到 777 万吨。目前日本是 H 型钢生产产量最高的国家。 前西德在 1970 年前后若干年,H 型钢的产量波动在 l35 万吨上下,以后下 降较大,1988 年产量约为 67 万吨,合并后的德国现有万能轧机 6 套。 英国现有万能轧机 6 套,1968 年 H 型钢的产量为 162 万吨,但以后的产量 亦有较大程度的下降。 除上述外,生产 H 型钢的还有俄罗斯、法国等其他一些国家。目前世界上 共有 70 多套万能轧机,年产量约超过 1000 万吨。 3.国内 H 型钢生产现状 国内 H 型钢生产起步较晚,1988 年马鞍山钢铁股份有限公司开始对 630 轧 机进行技术改造,1991 年 12 月底试轧成功高度 200mm 以下的 H 型钢。1992 年 6 月,马钢提出万能型钢轧机项目询价书。1993 年 3 月国家正式批准马钢 H 型 钢生产线开始试轧,标志我国自行筹建的第一条 H 型钢生产线建成。其间,鞍 山第一轧钢厂、莱芜钢铁股份有限公司也相继筹建了轧制 H 型钢生产线。 马钢万能型钢轧机项目的第一期规模为 60 万吨/年,第二期工程将达到 100 万吨/年,可生产梁型、柱型、桩型等系列的 H 型钢,品种范围为 H200~700mm, 依据国标 GB/Tl1263-98《热轧 H 型钢和剖分 T 型钢》 ,可生产高度 H700mm 以 下各品种规格的 H 型钢,在型钢生产行业中属中大型 H 型钢生产线。采用异型

14

坯轧制 H 型钢,亦可采用板坯或矩形坯轧制 H 型钢。鞍山第一轧钢厂中型断面 热轧 H 型钢生产线,于 1997 年 7 月热负荷试车,1998 年开始批量生产,设计年 生产能力 30 万吨,可生产高度 150~500mm 的宽 (HW)、中(HM)、窄 (HN)翼缘 规格 H 型钢及大型工字钢、剖分 T 型钢。莱芜钢铁股份有限公司利用日本新日 铁公司提供的设备,全线设备生产实现计算机自动控制和管理,年产高精度 H 型钢 50 万吨。上述三厂家建成投产后,我国热轧 H 型钢年生产能力可超过 100 万吨,自产系列规格可达 74 种,加上网络配货供应等营销策略,可以满足国内 工程应用的要求。 二、热轧 H 型钢的产品系列与规格标准 1.规格类型 根据土木建筑等工程应用的条件, 型钢截面规格标准一般包含以下三个类 H 型: (1)梁型 H 型钢——主要为窄翼缘(HN 系列)H 型钢规格,其宽高比约为 1﹕3.3~1﹕2,有良好的抗弯承载性能,其截面高度为 100~1100mm。 (2)柱型 H 型钢——主要为宽翼缘(HW 系列)及中宽翼缘(HM 系列)H 型钢规 格,其宽高比为 1﹕1.6~1﹕1.0,因而弱轴的回转半径相对较大,具有更好的承 压性能即双向抗弯性能。其截面高度可为 100~600mm。 (3)桩型 H 型钢——主要为桩用(HP 系列)H 型钢,其宽高比为 1﹕1,截面高 度可为 200~500mm,其绝大多数规格的腹板和翼缘厚度相同,也可用于柱。 2.H 型钢产品标准概况 H 型钢生产和使用的特点是系列化,它可使 H 型钢品种规格形成不同的标 准体系。全世界 H 型钢产品标准大致可分为欧洲、英美和日本等体系。欧洲有 代表性的标准是欧洲 Euronorml9、Euronorm53 标准,法国 NFA45 标准,德国 DINl025 标准。德标及法标产品同属欧标产品系列。欧洲标准的特征是 H400 以 下品种尺寸的递增量为 20mm。个别品种为 30mm 和 40mm,H400~600 品种尺寸 的递增量为 50mm,H700 以上品种尺寸的递增量为 100mm。 美国和英国标准的 H 型钢为英制产品,美国 ASTMA6/A6M 标准有 W、M 和 HP 三个子系列,所规定的 H 型钢规格尺寸比较齐全,超过 300 个。英国 BS4 标准有 UB 梁型、UC 柱型和 UP 桩型三个子系列。美标 W 系列范围为

15

W4'~W40'(102~1016mm),英标 UB 系列范围 UB8'~UB36'(203~914mm)。 两个系列 H18'(H457mm)以上品种递增量为 3’(76mm),H18’(H457mm)以下品种递增量 为 2’(51mm) ;UB 系列每个品种有 2~5 个细致规格,且有 2~3 个宽度规格,W 系列品种细致规格数量多,最多有 16 个,W8'以上品种有 3~5 个宽度规格。两 国 H 型钢标准都考虑到与欧洲标准的协调性,目前欧洲和英、美标准己具有相 互交叉和相互补充性。 日本 JISG3192 标准规定的是梁柱型 H 型钢。该系列 H 型钢品种范围为 H100~900, Hl00~200 品种递增量为 25mm, H200~500 品种递增量为 50mm, H500 以上品种递增量为 100mm,除 H400 ? 400 品种有 8 个细致规格外,H600 以下每 个品种 1~3 个细致规格、2~3 个宽度规格,H700 以上每个品种 2~3 个细致规格、 1 个宽度规格,共计 33 个品种、62 个规格。与欧洲标准相比,品种规格数少, 宽度规格数多,但无特大型品种和加重型品种规格。 我国于 1989 年在尚无 H 型钢产品且无生产线的情况下, 曾制定了轧制 H 型 钢的国家标准 GBl1263-89,并正式颁布实行。该标准共有 122 个规格,分为窄 缘 H 型钢(HZ),宽缘 H 型钢 (HK)和 H 型钢桩 (HU)三个系列,规格范围为 HZ80~HZ600、HKl00~HK900 和 HU200~HU500。但由于此标准制定以来一直无 厂家生产 H 型钢系列产品,也失去了该标准实施的意义。直至 1996 年,结合马 钢、鞍山一轧、莱钢等厂家筹建轧制 H 型钢生产线,由冶金部标准信息院组织 冶金部建设研究总院、 马鞍山钢铁股份有限公司及鞍山市第一轧钢厂等单位酝酿 该标准的修订工作, 并于 1998 年修订完成了新的 H 型钢产品国家标准 GB/Tl1263 -98《热轧 H 型钢和剖分 T 型钢》 。该标准是在参照国外同类产品标准,并结合 我国工程建设应用的经验的基础上,考虑应用范围合理,便于生产、设计,避免 规格过多,规格系列优化等原则修订的,包括了宽翼缘 (HW 系列,截面高度 100~400mm)、中翼缘 (HM 系列,截面高度 150~500mm)、窄翼缘 (HN 系列, 裁面高度 100~700mm)及桩 (HP 系列,截面高度 200~400mm)等四个系列,共 74 种规格。表 3.1-11 列出了我国热轧 H 型钢的截面规格

1 表 3.1-11 中国热轧 H 型钢的截面规格(GB/T 11263—98)○ 1.热轧 H 型钢的截面规格及特性

16

r

t1

x

B

截面尺寸(mm) 型号 类别 (高 X 宽) HXB 100X100 125X125 150X150 175X175 200X200 200X200 #200X204 250X250 250X250 #250X255 #294X302 HW 300X300 300X300 300X305 #344X348 350X.350 350X350 #388X402 #394X398 400X400 400X400 #400X408 #414X405 12 15 11 13 21 18 19 15 18 21 21 28 20 24 24 24 24 24 10 15 10 15 15 16 20 20 20 14 12 14 12 16 20 12 9 12 14 16 16 t1 6 6.5 7 7.5 8 t2 8 9 10 11 12 r

t2

y

H

x

截面 尺寸 (cm)

理论 重量 kg/m 17.2 23.8 31.9 40.3 50.5 56.7 72.4 82.2 85 94.5 106 115 137 141 147 172 197 233 惯性矩 cm4 Ix 383 847 1660 2900 4770 5030 10800 11500 17000 20500 21600 33300 40300 49200 56400 66900 71100 93000 Iy 134 294 564 984 1600 1700 3650 3880 5520 6760 7100 11200 13600 16300 18900 22400 23800 31000

截面特性参数 惯性半径 cm ix 4.18 5.29 6.39 7.5 8.61 8.35 10.8 10.5 12.5 13.1 12.6 15.1 15.2 16.6 17.3 17.5 16.8 17.7 iy 2.47 3.11 3.73 4.37 4.99 4.85 6.29 6.09 7.14 7.49 7.24 8.78 8.84 9.52 10 10.1 9.73 10.2 截面模数 cm3 Wx 76.5 136 221 331 477 503 867 919 1160 1370 1440 1940 2300 2540 2860 3340 3560 4490 Wy 26.7 47 75.1 112 160 167 292 304 365 450 466 646 776 809 951 1120 1170 1530

100X100 125X125 150X150 175X175

10 10 13 13 16

21.9 30.31 40.55 51.43 64.28 72.28 92.18 104.7 108.3 120.4 135.4 146 173.9 179.2 187.6 219.5 251.5 296.2

17

#428X407 *458X417 *498X432

20 30 45

35 50 70

24 24 24

361.4 529.3 770.8

284 415 605

11900 18700 29800

39400 60500 94400

18.2 18.8 19.7

10.4 10.7 11.1

5580 8180 12000

1930 2900 4370

续表 3.1-11 截面尺寸(mm) 型号 类别 (高 X 宽) HXB 148X100 194X150 244X175 294X200 340X250 390X300 440X300 482X300 500X300 488X300 582X300 600X300 588X300 100X50 125X60 150X75 175X90 HN 200X100 200X100 248X124 250X125 250X125 298X149 300X150 300X150 6.5 9 16 47.53 37.3 7350 508 12.4 3.27 490 67.7 6 5.5 9 8 13 16 37.87 41.55 29.7 32.6 4080 6460 294 443 10.4 12.4 2.79 3.26 326 433 47 59.4 5.5 5 8 8 13 13 27.57 32.89 21.7 25.8 1880 3560 134 255 8.25 10.4 2.21 2.78 188 287 26.8 41.1 100X50 125X60 150X75 175X90 198X99 12 5 6 5 5 4.5 20 7 8 7 8 7 28 10 10 10 10 13 192.5 12.16 17.01 18.16 23.21 23.59 151 9.54 13.3 14.3 18.2 18.5 118000 192 417 679 1220 1610 9020 14.9 29.3 49.6 97.6 114 24.8 3.98 4.95 6.12 7.26 8.27 6.85 1.11 1.31 1.65 2.05 2.2 4020 38.5 66.8 90.6 140 163 601 5.96 9.75 13.2 21.7 23 11 12 18 17 28 28 164.4 174.5 129 137 71400 103000 8120 7670 20.8 24.3 7.03 6.63 2930 3530 541 511 t1 6 6 7 8 9 10 11 11 t2 9 9 11 12 14 16 18 15 r (cm) 150X100 200X150 250X175 300X200 350X250 HM 400X300 450X300 13 16 16 20 20 24 24 28 27.25 39.76 56.24 73.03 101.5 136.7 157.4 146.4 kg/m 21.4 31.2 44.1 57.3 79.7 107 124 115 Ix 1040 2740 6120 11400 21700 38900 56100 60800 Iy 151 508 985 1600 3650 7210 8110 6770 ix 6.17 8.3 10.4 12.5 14.6 16.9 18.9 20.4 iy 2.35 3.57 4.18 4.69 6 7.26 7.18 6.8 Wx 140 283 502 779 1280 2000 2550 2520 Wy 30.2 67.7 113 160 292 481 541 451 尺寸 重量 惯性矩 cm4 惯性半径 cm 截面模数 cm3 截面 理论 截面特性参数

18

346X174 350X175 350X175 #400X150 400X200 400X200 #450X150 450X200 450X200 #500X150 #500X150 496X199 500X200 500X200 #506X201 596X199 600X200 600X200 #606X201 #692X300 700X300 700X300 *792X300 *800X300 *800X300 *890X299 *900X300 *900X300 *912X302 #450X150 446X199 #400X150 396X199

6 7 8 7 8 9 8 9 10 9 10 11 10 11 12 13 13 14 14 15 16 18

9 11 13 11 13 14 12 14 16 14 16 19 15 17 20 20 24 22 26 23 28 34

16 16 16 16 16 20 20 20 20 20 20 20 24 24 24 28 28 28 28 28 28 28

53.19 63.66 71.12 72.16 84.12 83.41 84.95 97.41 98.23 101.3 114.2 131.3 121.2 135.2 153.3 211.5 235.5 243.4 267.4 270.9 309.8 364

41.8 50 55.8 56.7 66 65.5 66.7 76.5 77.1 79.5 89.6 103 95.1 106 120 166 185 191 210 213 243 286

11200 13700 18800 20000 23700 27100 29000 33700 38500 41900 47800 56500 69300 78200 91000 172000 201000 254000 292000 345000 411000 498000

792 985 734 1450 1740 793 1580 1870 907 1840 2140 2580 1980 2280 2720 9020 10800 9930 11700 10300 12600 15700

14.5 14.7 16.3 16.7 16.8 18 18.5 18.6 19.8 20.3 20.5 20.8 23.9 24.1 24.4 28.6 29.3 32.3 33 35.7 36.4 37

3.86 3.93 3.21 4.48 4.54 3.08 4.31 4.38 3.04 4.27 4.33 4.43 4.04 4.11 4.21 6.53 6.78 6.39 6.62 6.16 6.39 6.56

649 782 942 1010 1190 1200 1300 1500 1540 1690 1910 2230 2330 2610 3000 4980 5760 6400 7290 7760 9140 10900

91 113 97.9 145 174 106 159 187 127 185 214 257 199 228 271 602 722 662 782 688 843 1040

注:1.#表示的规格为非常用规格; 2.*表示的规格目前国内尚未生产; 3.型号属于同一范围的产品,其内侧尺寸高度相同; 4.截面积计算公式为:t1(H-2t2)+2Bt2+0.858r2。 1 ○ 我国目前正对 GB/T11263-98 进行修订,取消了国内尚未生产的标注(因国内已基本 能够生产) ,并增加了一些截面规格,请读者注意新标准的正式发布。

19

2.窄翼缘(HN 类)H 型钢补充规格的截面规格及特性 截面尺寸(mm) 类 别 型号 尺寸 (高 X 宽) HXB 100X75 126X75 140X90 160X90 180X90 220X125 280X125 320X150 360X150 560X175 630X200 t1 6 6 5 5 5 6 6 6.5 7 11 13 t2 8 8 8 8 8 9 9 9 11 17 20 r (cm) 100X75 126X75 140X90 160X90 180X90 HN 220X125 280X125 320X150 360X150 560X175 630X200 10 10 10 10 10 13 13 16 16 24 28 17.9 19.46 21.46 22.46 23.46 36.07 39.67 48.83 58.86 122.3 163.4 kg/m 14.1 15.3 16.8 17.6 18.4 28.3 31.1 38.3 46.2 96 128 Ix 298 509 738 999 1300 3060 5270 8500 12900 60500 102000 Iy 56.7 56.8 97.6 97.6 97.6 294 294 508 621 1530 2690 ix 4.08 5.11 5.87 6.67 7.46 9.21 11.5 13.2 14.8 22.2 25 iy 1.78 1.71 2.13 2.08 2.08 2.85 2.72 3.23 3.25 3.54 4.06 Wx 59.6 80.8 105 125 145 278 376 531 717 2160 3250 Wy 15.1 15.1 21.7 21.7 21.7 47 47 67.8 82.8 175 269 重量 惯性矩 cm4 惯性半径 cm 截面模数 cm3 截面 理论 截面特性参数

注:本表为 H 型钢标准(GB/T11263-98)附录 A 所列窄翼缘 H 型钢的补充规格,均可 按供需双方协议供货。 3.桩用 H 型钢截面规格及特性 截面尺寸(mm) 截面 类 别 型号 尺寸 (高 X 宽) HXB t1 t2 r (cm) 200X200 200X204 244X252 250X250 250X255 H 294X302 P 300X300 300X300 300X305 350X350 338X351 10 15 13 15 15 13 20 20 20 120.4 135.4 135.3 94.5 106 106 20500 21600 28200 6760 7110 9380 13.1 12.6 14.4 7.49 7.24 8.33 1370 1440 1670 450 466 535 1.75 1.76 2.02 12 12 20 108.3 85 17000 5520 12.5 7.13 1150 365 1.74 14 14 16 104.7 82.2 11500 3880 10.5 6.09 919 304 1.46 12 11 12 11 16 16 72.28 82.05 kg/m 56.7 64.4 Ix 5030 8790 Iy 1700 2940 ix 8.35 10.4 iy 4.85 5.98 Wx 503 720 Wy 167 233 重量 面积 m2/m 1.16 1.45 理论 惯性矩 cm4 惯性半径 cm 截面模数 cm3 表面 截面特性参数

20

344X354 350X350 350X357 388X402 394X405 400X400 400X400 400X408 414X405 428X407 *492X465 *500X500 *502X465 *502X470

16 19 19 15 18 13 21 18 20 15 15 20

16 19 19 15 18 21 21 28 35 20 25 25

20 20 20 24 24 24 24 24 24 28 28 28

166.6 173.9 198.4 179.2 215.2 219.5 251.5 296.2 361.4 260.5 307 332.1

131 137 156 141 169 172 197 233 284 204 241 261

35300 40300 42800 49200 59900 66900 71100 93000 119000 118000 147000 152000

11800 13600 14400 16300 20000 22400 23800 31000 39400 33500 41900 43300

14.6 15.2 14.7 16.6 16.7 17.5 16.8 17.7 18.2 21.3 21.9 21.4

8.43 8.84 8.53 9.52 9.63 10.1 9.73 10.2 10.4 11.4 11.7 11.4

2050 2300 2450 2540 3040 3340 3560 4490 5580 4810 5860 6070

669 776 809 809 986 1120 1170 1530 1930 1443 1800 1840

2.04 2.04 2.06 2.31 2.33 2.33 2.35 2.37 2.4 2.77 2.79 2.8

注:1.* 表示的规格目前国内尚未生产; 2.型号属于同一范围的产品,其内侧尺寸高度相同; 3.截面积计算公式为:t1(H-2t2)+2Bt2+0.858r2。

(四)压型钢板 在多高层钢结构中,压型钢板主要用于楼盖体系。根据使用功能不同,压 型钢板可以分为两类。一类是仅供楼板施工浇筑混凝土做模板用的压型钢板。 它除了主要满足承受施工荷载要求外, 对板型没有特殊的要求, 在施工完成后, 全部使用阶段荷载均由混凝土楼板来承担,此时,压型钢板即失去作用,这种 楼板为无组合作用楼板。第二类是压型钢板除了做施工模板之外,在使用阶段 还兼做混凝土楼板的受力钢筋或部分受力钢筋, 即压型钢板和混凝土楼板共同 工作,这种楼板为组合作用楼板。它除了对压型钢板有特殊要求外,对耐久性 和防火也有要求。 一、压型钢板的形式和允许偏差 1.压型钢板的形式 用于多高层钢结构楼盖结构的压型钢板的形式如图 3-10 所示。图 3-10(a)为 普通型,这种压型钢板制作、运输、施工都很方便,但与混凝土的粘结很差,一 般只能当作模板使用。图 3-10(b)的紧扣型压型钢板,则可大大增强压型钢板与

21

混凝土的粘结作用。由于压型钢板很薄,为提高压型钢板受力的局部稳定,可将 压型钢板的上下翼缘做成带褶皱的形式,如图 3-10(c)所示。而为了增强压型钢 板板面与混凝土的粘结作用,也可在压型钢板上压痕形成齿槽的形式,如图 3-10(d)。图 3-11 是我国生产的几种典型的压型钢板,图 3-12 是国外生产的几种 典型的压型钢板。

22

用于楼压型钢板厚度不应小于 0.7mm,用作组合楼板的压型钢板最好控制 在 1.0mm 以上。为便于浇筑混凝土,要求压型钢 板平均槽宽 0.5(bl+bb)不小于 50mm(图 3-13)。 当在 槽内设置圆柱头焊钉时,压型钢板高度 hp(包括压 痕在内)不应超过 80mm。 2.压型钢板尺寸允许偏差 (1)波高和波距:压型钢板波高应控制在不大 于 80mm, 当波高不大于 70mm 时, 其波高允许偏 差为士 1.5mm,当波高大于 70mm 时,波高允许 偏差为士 2mm,波距允许偏差为士 2mm。 (2)覆盖宽度:当覆盖宽度≤lm 时,其允许偏差为士 5mm。 (3)板长,应符合表 3.1-12 的规定。 (4)厚度,除弯曲部位外,压型钢板厚度的极限偏差应符合冷轧钢板和镀锌 钢板相应标准。
表 3.1-12 板长偏差允许值 长 度 (m) ≤6 >6 允许值 (mm) +5 +8

(5)侧向弯曲:任意测量 10m 长压型钢板,其侧向弯曲的允许值应符合表 3.1-13 规定, 若测量长度只能在 8m 以下者, 则侧向弯曲允许值取表中值的 80%。 当测量长度在 8~10m 时,侧向弯曲偏差值取表中值。
表 3.1-13 长度(m) ≥10 侧向弯曲允许值 测量条件 离开端部 0.5m

允许值 (mm) 10

(6)翘曲;任意测量 5m 长压型钢板,其应符合规定。若测量长度只能在 4m 以下时,翘曲允许值为表中的 80%,而测量长度在 4~5m 时,则取表 3.1-14 中 值。
表 3.1-14 翘曲允许值 长度(m) 允许值 (mm) 测量条件

23

≥5

5

离开端部 0.5m

(7)扭曲:任取 10m 长压型钢板,两端扭转角应小于 10? ,若波数>2,可任 取一波测量。 (8)不垂直度:端部相对最外冷变得不垂直度在压型钢板宽度上,不应超过 5mm。 3.其他 压型钢板常采用冷轧镀锌钢板制作,对于非侵蚀性室内环境的楼板,可 采用 A 级镀锌层薄板,其镀锌量两面总计为 275g/m2。 二、组合作用楼板对压型钢板的要求 如压型钢板不仅用作浇筑混凝土的模板,而且待混凝土达到设计强度之后, 压型钢板与混凝土共同工作, 这种楼板要求压型钢板表面提供抵抗其与混凝土叠 合面之间的纵向剪力和垂直掀起力,一般可采取如下措施(见图 3-14) :

(1)通过压型钢板本身的形状提供组合作用,将压型钢板的板肋压制成紧扣 型或具有棱角的凸肋(图 3-14a)。 (2)在压型钢板的腹板或翼缘上轧制凹凸齿槽(图 3-14b)。 (3)采用普通型压型钢板,但在其腹板内开小孔或在其上翼缘上焊接横向钢 筋来抵抗纵向水平剪力(图 3-14c)。

24

(4)将圆柱头焊钉穿透压型钢板焊于钢梁上,或将压型钢板端部肋压平,直 接焊于钢梁上(图 3-14d)。 (五)冷弯薄壁型钢 薄壁型钢是用 2~6 毫米厚的薄钢板经冷弯或模压而成型的(图 2-17) ,在 国外,冷弯型钢所用钢板的厚度有加大范围的趋势,如美国可用到 1 英寸 (25.4mm)厚。压型钢板是近年来开始使用的薄壁型材,所用钢板厚度为 0.4~ 2 毫米,用作轻型屋面构件。

一、冷弯薄壁型钢的材料基本要求及界面规格 1.用于承重结构的冷弯薄壁型钢的带钢或钢板,应采用符合现行国家标准《碳 素结构钢》 (GB/T700) 规定的 Q235 钢和 《低合金高强度结构钢》 (GB/T1591) 规定的 Q345 钢。当有可靠根据时,可采用其它牌号的钢材,但应符合相应 有关国家标准的要求。 2.用于承重结构的冷弯薄壁型钢的钢带或钢板应保证抗拉强度、伸长率、屈服 点、冷弯试验合格和硫、磷的极限含量;对焊接结构尚应保证碳的极限含量。 3.在技术经济合理的情况下,可在同一构件中采用两种不同钢号的钢材。 4.焊接采用的材料应符合下列要求:

25

1 ○手工焊接用的焊条,应符合现行国家标准《碳钢焊条》 (GB/T5117)或《低 合金钢焊条》 (GB/T5118)的规定。选择的焊条型号应与主体金属力学性能 相适应。 2 ○ 自动焊接或半自动焊接用的焊丝,应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》 (GB/T14957)的规定。选择的焊丝和捍剂应与主体金属相适应。 3 ○气体保护焊应采用符合国家现行《焊接用钢丝》规定的含有锰、硅等高脱氧 元索的合金钢焊丝。二氧化碳气体保护焊接用的焊丝,应符合现行国家标准 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》 (GB/T8110)的规定。 4 ○当Q235钢和Q345钢相焊接时,宜采用与Q235钢相适应的焊条或焊丝。 5.普通螺栓材料应采用国家现行《普通碳素结构钢技术条件》规定的3号钢。 6.高强度螺栓应符合国家现行《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、 垫圈形式尺寸与技术条件》或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副型式尺寸 与技术条件》的规定。 7.在冷弯薄壁型钢结构设计图纸和材料订货文件中,应注明所采用的钢材的牌 号和质量等级、供货条件等以及连接材抖的型号(或钢材的牌号)。必要时尚 应注明对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。
8. 冷弯薄壁型钢截面特性(表 3.1-15 和表 3.1-16)

26

表 3.1-15 斜卷边 Z 型冷弯型钢的截面特性

27

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

截面尺寸(mm) 截面代号 Z140 ? 2.0 Z140 ? 2.2 Z140 ? 2.5 Z160 ? 2.0 Z160 ? 2.2 Z160 ? 2.5 Z180 ? 2.0 Z180 ? 2.2 Z180 ? 2.5 Z200 ? 2.0 Z200 ? 2.2 Z200 ? 2.5 Z220 ? 2.0 Z220 ? 2.2 Z220 ? 2.5 Z250 ? 2.0 Z250 ? 2.2 Z250 ? 2.5 H 140 140 140 160 160 160 180 180 180 200 200 200 220 220 220 250 250 250 B 50 50 50 60 60 60 70 70 70 70 70 70 75 75 75 75 75 75 c 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 t 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5

截面面积 A(cm2) 5.392 5.909 6.676 6.192 6.789 7.676 6.992 7.669 8.676 7.392 8.109 9.176 7.992 8.769 9.926 8.592 9.429 10.676

质量 g(kg/m) 4.233 4.638 5.240 4.861 5.329 6.025 5.489 6.020 6.810 5.803 6.365 7.203 6.274 6.884 7.792 6.745 7.402 8.380

θ (?) 21.986 21.998 22.018 22.104 22.113 22.128 22.185 22.193 22.205 19.305 19.309 19.314 18.300 18.302 18.305 15.389 15.387 15.385

x1-x1 Ix1 (cm4) 162.065 176.813 198.446 246.830 269.592 303.090 356.620 389.835 438.835 455.430 498.023 560.921 592.787 648.520 730.926 799.640 875.145 986.898 ix1 (cm) 5.482 5.470 5.452 6.313 6.302 6.284 7.141 7.130 7.112 7.849 7.837 7.819 8.612 8.600 8.581 9.647 9.634 9.615 Wx1 (cm3) 23.152 25.259 28.349 30.854 33.699 37.886 39.624 43.315 48.759 45.543 49.802 56.092 53.890 58.956 66.448 63.791 70.012 78.952

续表 3.1.15 序 号 1 2 3 4 5 y1-y1 截面代号 Z140 ? 2.0 Z140 ? 2.2 Z140 ? 2.5 Z160 ? 2.0 Z160 ? 2.2 Iy1 (cm4) 39.363 42.928 48.154 60.271 65.802 iy1 (cm) 2.702 2.693 2.686 3.120 3.113 Wy1 (cm3) 6.234 6.809 7.657 8.240 9.009 Ix (cm4) 185.962 202.926 227.828 283.680 309.841 x-x ix (cm) 5.872 5.860 5.842 6.768 6.756 Wx1 (cm3) 30.377 33.352 37.792 40.271 44.225 Wx2 (cm3) 22.470 24.544 27.598 29.603 32.367 Iy (cm4) 15.466 16.814 18.771 23.422 25.503 y-y iy (cm) 1.694 1.687 1.667 1.945 1.938

28

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Z160 ? 2.5 Z180 ? 2.0 Z180 ? 2.2 Z180 ? 2.5 Z200 ? 2.0 Z200 ? 2.2 Z200 ? 2.5 Z220 ? 2.0 Z220 ? 2.2 Z220 ? 2.5 Z250 ? 2.0 Z250 ? 2.2 Z250 ? 2.5

73.935 87.417 95.518 107.460 87.418 95.520 107.462 103.580 113.220 127.443 103.580 113.223 127.447

3.104 3.536 3.529 3.519 3.439 3.432 3.422 3.600 3.593 3.583 3.472 3.465 3.455

10.143 10.514 11.502 12.964 10.514 11.503 12.964 11.751 12.860 14.500 11.752 12.860 14.500

348.487 410.315 478.592 505.087 506.903 554.346 624.421 652.866 714.275 805.086 856.690 937.579 1057.300

6.738 7.660 7.648 7.630 8.281 8.263 8.249 9.038 9.025 9.006 9.985 9.972 9.952

50.132 51.502 56.570 64.143 56.094 61.618 69.876 65.085 71.501 81.096 71.976 88.870 89.108

36.445 37.679 41.226 46.471 43.435 47.533 53.596 51.326 56.190 63.392 61.841 67.773 76.584

28.537 33.722 36.761 41.208 35.944 39.197 43.962 43.500 47.465 53.283 46.532 50.789 57.044

1.928 2.196 2.189 2.179 2.205 2.200 2.189 2.333 2.327 2.317 2.327 2.321 2.312

续表 3.1-15 序 号 1 2 3 4 5 y-y 截面代号 Z140 ? 2.0 Z140 ? 2.2 Z140 ? 2.5 Z160 ? 2.0 Z160 ? 2.2 Wy1 (cm3) 6.107 6.659 7.468 8.018 8.753 Wy2 (cm3) 8.067 8.823 9.941 9.564 10.460 Ix1y1 (cm4) 59.189 64.638 72.659 90.733 99.179 It (cm4) 0.0719 0.0953 0.1391 0.0826 0.1095 Iω (cm6) 1298.621 1407.575 1563.520 2559.036 2729.796 k(cm 1) 0.0048 0.0051 0.0058 0.0035 0.0039


Wω1(c m4) 118.281 130.014 147.558 175.940 193.430

Wω2 (cm4) 59.185 64.382 71.926 82.223 89.569

29

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Z160 ? 2.5 Z180 ? 2.0 Z180 ? 2.2 Z180 ? 2.5 Z200 ? 2.0 Z200 ? 2.2 Z200 ? 2.5 Z220 ? 2.0 Z220 ? 2.2 Z220 ? 2.5 Z250 ? 2.0 Z250 ? 2.2 Z250 ? 2.5

9.834 10.191 11.135 12.528 11.109 12.138 13.654 12.829 14.023 15.783 14.553 15.946 18.041

11.775 11.289 12.351 13.923 11.339 12.419 14.021 12.343 13.524 15.278 12.090 14.211 16.169

111.642 131.674 144.034 162.307 146.944 160.756 181.132 181.661 198.803 224.175 207.280 226.864 255.870

0.1599 0.0932 0.1237 0.1807 0.0986 0.1308 0.1912 0.1066 0.1455 0.2068 0.1146 0.1521 0.2224

3098.400 4643.994 5052.769 5646.157 5882.294 6403.010 7160.113 8483.845 9242.136 10347.654 11298.920 12314.840 13797.018

0.0044 0.0028 0.0031 0.0035 0.0025 0.0028 0.0032 0.0022 0.0024 0.0028 0.0020 0.0022 0.0025

219.605 248.609 274.455 311.661 302.430 332.826 378.452 383.110 421.750 479.804 485.919 535.491 610.188

100.260 110.100 121.130 135.810 123.440 134.660 151.083 148.380 161.950 181.874 169.980 184.530 207.379

表 3.1-16

卷边槽形冷弯型钢的截面特性

30

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

截面代号 C140 ? 2.0 C140 ? 2.2 C140 ? 2.5 C160 ? 2.0 C160 ? 2.2 C160 ? 2.5 C180 ? 2.0 C180 ? 2.2 C180 ? 2.5 C200 ? 2.0 C200 ? 2.2 C200 ? 2.5 C220 ? 2.0 C220 ? 2.2 C220 ? 2.5 C250 ? 2.0 C250 ? 2.2 C250 ? 2.5

截面尺寸(mm) H 140 140 140 160 160 160 180 180 180 200 200 200 220 220 220 250 250 250 B 50 50 50 60 60 60 70 70 70 70 70 70 75 75 75 75 75 75 c 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 t 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5 2.0 2.2 2.5

截面面积 A(cm2) 5.27 5.76 6.48 6.07 6.64 7.48 6.87 7.52 8.48 7.27 7.96 8.98 7.87 8.62 9.73 8.43 9.26 10.48

质量 g(kg/m) 4.14 4.52 5.09 4.76 5.21 5.87 5.39 5.90 6.66 5.71 6.25 7.05 6.18 6.77 7.64 6.62 7.27 8.23

x0 (cm) 1.590 1.590 1.580 1.850 1.850 1.850 2.110 2.110 2.110 2.000 2.000 2.000 2.080 2.080 2.074 1.932 1.933 1.934

x-x Ix (cm ) 154.03 167.40 186.78 236.59 257.57 288.13 343.93 374.90 420.20 440.04 479.87 538.21 574.45 626.85 703.76 771.01 844.08 952.33
4

ix (cm) 5.41 5.39 5.39 6.24 6.23 6.21 7.08 7.06 7.04 7.78 7.77 7.74 8.54 8.53 8.50 9.56 9.55 9.53 续表 3.1-16

Wx(cm3) 22.00 23.91 26.68 29.57 32.20 36.02 38.21 41.66 46.69 44.00 47.99 53.82 52.22 56.99 63.98 61.68 67.53 76.19

31

序 号

截面代号

y-y I1 (cm4) iy (cm) 1.88 1.87 1.85 2.22 2.21 2.19 2.57 2.55 2.53 2.54 2.52 2.50 2.69 2.68 2.66 2.63 2.62 2.69 Wymax (cm3) 11.68 12.62 13.96 16.02 17.53 19.47 21.37 23.19 25.82 23.32 25.31 28.18 27.35 29.70 33.11 30.25 32.94 36.86 Wymin (cm3) 5.44 5.87 6.47 7.23 7.82 8.66 9.25 10.02 11.12 9.35 10.13 11.25 10.50 11.38 12.65 10.50 11.44 12.81

y1-y1 Iy1 (cm4) 31.86 34.53 38.38 50.83 55.19 61.49 75.87 81.49 92.06 75.88 82.49 92.09 90.93 98.91 110.51 89.95 98.27 110.53

e0 (cm)

It (cm4)

Iω (cm6)

k(cm 1 )



Wω1(c m4)

Wω2 (cm4)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

C140 ? 2.0 C140 ? 2.2 C140 ? 2.5 C160 ? 2.0 C160 ? 2.2 C160 ? 2.5 C180 ? 2.0 C180 ? 2.2 C180 ? 2.5 C200 ? 2.0 C200 ? 2.2 C200 ? 2.5 C220 ? 2.0 C220 ? 2.2 C220 ? 2.5 C250 ? 2.0 C250 ? 2.2 C250 ? 2.5

18.56 20.03 22.11 29.99 32.45 35.96 45.18 48.97 54.42 46.71 50.64 56.27 56.88 61.71 68.66 58.46 63.68 71.31

3.87 3.84 3.80 4.52 4.50 4.45 5.12 5.14 5.10 4.96 4.93 4.89 5.18 5.15 5.11 4.90 4.87 4.84

0.0703 0.0929 0.1351 0.0809 0.1071 0.1559 0.0916 0.1213 0.1767 0.0969 0.1284 0.1871 0.1049 0.1391 0.2028 0.1125 0.1493 0.2184

794.79 852.46 931.89 1596.28 1717.82 1887.71 2934.34 3165.62 3492.15 3672.33 3963.82 4376.18 5313.52 5742.07 6351.05 6944.92 7545.39 8415.77

0.0058 0.0065 0.0075 0.0044 0.0049 0.0056 0.0035 0.0038 0.0044 0.0032 0.0035 0.0041 0.0028 0.0031 0.0035 0.0025 0.0028 0.0032

51.34 55.98 62.56 76.92 83.82 93.87 109.50 119.44 133.99 126.74 138.26 155.14 158.43 172.92 194.18 190.93 208.66 234.81

52.22 56.84 63.56 71.30 77.55 86.63 95.22 103.58 115.73 106.15 115.74 129.75 127.32 138.93 155.94 146.73 160.20 180.01

二、冷弯薄壁型钢的连接件(连接材料)应符合下列要求 1.普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓 C 级》 (GB/T5780)的规定,其 机械性能应符合现行国家标准 《紧固件机械性能、其栓、螺钉和蛛柱》 (GB/T30891)的规定。 2.高强度螺栓应符合现行国家标推《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺 母、垫圈与技术条件》 (GB/T1228 一 1931)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓 连接副》 (GB/T3632~3633)的规定。

32

3.连接薄钢板或其他金属板采用的自攻螺钉应符合现行国家标准《自钻自攻螺 钉》 (GB/T15856.1—4、GR/T3098.11)或《自攻螺栓》 (GB/T5282~5285) 的规定。 三、冷弯薄壁型钢材料的防腐要求 1.冷弯薄壁型钢结构必须采取有效的防腐蚀措施,构造上应考虑便于检查、清 刷、油漆及避免积水,闭口截面构件沿全长和端部均应焊接封闭。 2.冷弯薄壁型钢结构应根据其使用条件和所处环境,选择相应的表面处理方法 和防腐措施。对冷弯薄壁型钢结构的侵蚀作用分类可参见表 3.1-17。
表 3.1-17 外界条件对冷弯薄壁型钢结构的侵蚀作用分类 对结构的侵蚀作用分类 序号 地区 村、 一般城市 的商业区及 住宅区 工业区、 沿海 5 地区 6 潮湿,>75 中等侵蚀性 中等侵蚀性 中等侵蚀性 普通,60~75 弱侵蚀性 中等侵蚀性 中等侵蚀性 相对湿度% 室内(采暖房屋) 室内(非采暖房屋) 1 2 3 4 干燥,<60 普通,60~75 潮湿,>75 干燥,<60 无侵蚀性 无侵蚀性 弱侵蚀性 弱侵蚀性 无侵蚀性 弱侵蚀性 弱侵蚀性 中等侵蚀性 露天 弱侵蚀性 中等侵蚀性 中等侵蚀性 中等侵蚀性

注: 1 表中的相对湿度系指当地的年平均相对湿度,对于恒温恒湿或有相对湿度 ○ 指标的建筑物,则按室内相对湿度采用。 2 ○一般城市的商业区及住宅区泛指无侵蚀性介质的地区,工业区则包括受侵 蚀性介质影响及散发轻微侵蚀性介质的地区。 3.冷弯薄壁型钢结构应按设计要求进行表面处理,除锈方法和除锈等级应符合 现行国家标准《涂装前钢材表面镑蚀等级和除锈等级》 (GB8923)的规定。 4.冷弯薄壁型钢结构采用化学除锈方法时,应选用具备除锈、磷化、钝化两个 以上功能的处理液,其质量应符合现行国家标准《多功能钢铁表面处理液通 用技术条件》 (GB/T12612)的规定。 5.冷弯薄壁型钢结构应根据具体情况选用下列相适应的防腐措施: (1)金属保护层(表面合金化镀锌、镀铝锌等)。 (2)防腐涂料 33

1)无侵蚀性或弱侵蚀性条件下,可采用油性漆、酚醛漆或醇酸漆; 2)中等侵蚀性条件下,宜采用环氧漆、环氧酯漆、过氯乙烯漆、氯化橡胶漆 或氯醋; 3)防腐涂料的底漆和面漆应相互配套。 (3)复合保护 1)用镀锌钢板制作的构件,涂装前应进行除油、磷化、钝化处理(或除油后涂 磷化底漆); 2)表面合金化镀锌钢板、技锌钢板(如压型钢板、瓦楞铁等)的表面不宜涂红丹 防锈漆,宜涂 H06-2 锌黄环氧酯底?漆或其他专用涂料进行防护。 6. 冷弯薄壁型钢采用的涂装材料, 应具有出厂质量证明书, 并应符合设计要求。 涂覆方法除设计规定外,可采用手刷或机械喷涂。 7. 涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当涂装无明确规定时,一般 宜涂 4~5 遍, 干膜总厚度室外构件应大于 150 ? m, 室内构件应大于 120 ? m, 允许偏差为 ? 25 ? m。

8. 涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书的要求, 当产品说明书
无要求时,环境温度宜在 5~38?C 之间,相对湿度不应大于 85%,构件表 面有结露时不得涂装,涂装后 4h 内不得淋雨。 9. 冷弯薄壁型钢结构目测涂装质量应均匀、细致、无明显色差、无流挂、失光、 起皱、针孔、气泡、裂纹、脱落、脏物粘附、漏涂等,必须附着良好(用划 痕法或粘力计检查)。漆膜干透后,应用干膜测厚仪测出干膜厚度,做出记 录,不合规定的应补涂。涂装质量不合格的应重新处理。 10.冷弯薄壁型钢结构的防腐处理应符合下列要求 (1)钢材表面处理后 6h 内应及时涂刷防腐涂料以免再度生锈。 (2)施工图中注明不涂装的部位不得涂装,安装焊接处应留出 30~50mm 暂不 涂装。 (3)冷弯薄壁型钢结构安装就位后,应对在运输、吊装过程中漆膜脱落部位 以及安装焊缝两侧未油漆部位补涂油漆,使之不低于相邻部位的防护等 级。

34

(4)冷弯薄壁型钢结构外包、埋人混凝土的部位可不做涂装。 (5)易淋雨或积水的构件且不易再次油漆维护的部位,应采取措施密封。 11.冷弯薄壁型钢结构在使用期间应定期进行检查与维护 维护年限可根据结构的使用条件、表面处理方法、涂料品种及漆膜厚度分别 按表 3.1-18 采用。防腐涂料底、面配套及维护年限可按表 3.1-18 和表 3.1-19 采用。 12. 冷弯薄壁型钢结构重新涂装的质量应符合现行国家标准《钢结构工程施工质 量验收规范》 (GB50205)的规定。
表 3.1-18 防腐涂料底、面配套及维护年限 涂 侵蚀作用 表面处理 类别 类 别 无侵 喷砂 (丸) 室 蚀性 除锈,涮 内 弱侵 洗除锈, 蚀性 手工或半 类 室 弱侵 外 蚀性 室 中等 内 侵蚀 室 性 外 除锈 砂(丸) 类 H53-30 云铁环氧酯底漆 处理,喷 二 漆 2 60 聚氨酯改性氯醋磁漆 4 60 机械化除 C60-1 铁红醇酸防锈漆 锈 F53-40 云铁醇酸防锈漆 酸洗磷化 第 铁红环氧改性 M 树脂底 2 60 醇酸改性氯醋磁漆 2 60 5~7 H06-2 铁红环氧酯底漆 2 60 灰醇酸改性氯化橡胶磁漆 2 60 2 60 灰醇酸改性过氯乙烯磁漆 2 60 10~15 2 60 C04-5 灰云铁醇酸磁漆 2 60 8~10 C53-31 红丹酚醛防锈漆 2 60 一 F53-33 铁红酚醛防锈漆 2 60 C04-45 灰醇酸磁漆 2 60 第 F53-31 红丹酚醛防锈漆 2 60 10~15 Y53-32 铁红油性防锈漆 2 60 C04-2 各色醇酸磁漆 2 60 Y53-31 红丹油性防锈漆 2 60 15~20 底漆 数 (μ ) 料 道 膜厚 面漆 数 (μ ) 道 膜厚 (年) 底面漆配套涂料 维护年限

注:表中所列第一类或第二类中任何一种底漆可和同一类别中的任一种面漆配套使用。

表 3.1-19 镀锌钢板底、面漆配套 侵蚀 作用 表 涂 面 料 底漆 底面漆配套涂料 道 膜厚 面漆 道数 膜厚

35

类别

处 类 理 别



(μ )

(μ )

C04-2 各色醇酸磁漆 F53-34 锌黄酚醛防锈漆 无 C43-31 醇酸船壳漆 侵 C53-33 锌黄醇酸防锈漆 蚀 磷 性 化 和 底 弱 漆 侵 蚀 性 H06-2 锌黄环氧酯底漆 2 60 类 C04-2 各色醇酸磁漆 C04-42 各色醇酸磁漆 G04-2 各色过氯乙烯磁漆 G04-9 各色过氯乙烯外用磁漆 G52-31 各色过氯乙烯防腐漆 直 中等 接 侵蚀 涂 性 装 注:*该底漆也可直接涂装合金铝板。 类 醇酸改性氯化橡胶磁漆 二 漆(EM)* 第 铁红环氧改性 M 树脂底 2 60 S-10-1 丙烯酸磁漆 B04-6 丙烯酸磁漆 B113 丙烯酸磁漆 一 G52-31 各色过氯乙烯防腐漆 第 G06-4 锌黄过氯乙烯底漆 2 60 G04-9 各色过氯乙烯外用磁漆 G04-2 各色过氯乙烯磁漆 2 60 同上 2 60 C04-42 各色醇酸磁漆

2 2 2 同上 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

60 60 60 同上 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60

第二节

连接材料

钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成构件如梁、柱、桁架等,再通过 一定的安装连接而形成整体结构。在受力过程中,连接部位应有足够的强度;被 连杆件间应保持正确的相互位置,以满足传力和使用要求。连接的加工和安装比 较复杂而费工。因此,选定连接方案是钢结构设计中很重要的环节。好的连接应 当符合安全可靠,节约钢材,构造简单和施工方便的原则。钢结构的连接方法可 分为焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。 一、钢结构的连接材料(螺栓、螺钉、焊钉和抽芯铆钉等)应符合下列要求: 1.手工焊接采用的焊条,应符合现行国家标准《碳钢焊条》 (GB/T5117)或《低

36

合金钢焊条》 (GB/T5118)的规定。选择的焊条型号应与主体金属力学性能 相适应。对直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构,宜采用低 氢型焊条。 2.自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和相应的焊剂应与主体金属力学性能相适 应,并应符合现行国家标准的规定。 3.普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓—A 级和 B 级》 (GB/T 5782)和 《六角头螺栓—C 级》 (GB/T 5780)的规定,其机械性能应符合现行国家标 准《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 (GB/T 3089.1)的规定。

4. 高强度螺栓应符合现行国家标准 《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/Tl228) ( 、 《 钢结构用高强度 大 六角螺母》 GB/T1229 ) 《钢结构用高强 度垫圈》 ( 、 (GB/T1230) 、 《钢结构用高强度大六角头螺栓、 大六角螺母、 垫圈技术条件》 (GB/T1231)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》 (GB/T3632)《钢结 、 构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》 (GB/T3633)的规定。 5.圆柱头焊钉(栓钉)连接件的材料应符合现行国家标准电弧螺栓焊用《圆柱头 焊钉》 (GB/T10433)的规定。 6.铆钉应采用现行国家标准《标准件用碳素钢热轧圆钢》 (GB/T715)中规定的 BL2 或 BL3 号钢制成。 7.锚栓可采用现行国家标准《碳素结构钢》 (GB/T700)中规定的 Q235 钢或《低 合金高强度结构钢》 (GB/Tl591)中规定的 Q345 钢制成。 8.连接薄钢板或其他金属板采用的自攻螺钉应符合现行国家标准《自钻自攻螺 钉》 (GB/T15856.1~4 GB/T3098.11)或《自攻螺栓》 (GB/T5282~5285)的 规定;采用的抽芯铆钉(拉铆钉)宜采用符合现行国家标准《优质碳素结构 钢的钢号和一般技术文件》 (GB/T699)规定的 35 号钢制成。

二、 计算下列情况的结构构件或连接时,规定的强度设计值应乘以相应的折减系 数。 1 单面连接的单角钢: 1) 按轴心受力计算强度和连接乘以系数 0.85; 2) 按轴心受压计算稳定性:

37

等边角钢乘以系数 0.6+0.00l5λ,但不大于 1.0; 短边相连的不等边角钢乘以系数 0.5+0.0025λ,但不大于 1.0; 长边相连的不等边角钢乘以系数 0.70; λ 为长细比,对中间无联系的单角钢压杆,应按最小回转半径计算,当 λ<20 时, 取 λ=20; 2 无垫板的单面施焊对接焊缝乘以系数 0.85; 3 施工条件较差的高空安装焊缝和铆钉连接乘以系数 0.90; 4 沉头和半沉头铆钉连接乘以系数 0.80。 注:当几种情况同时存在时,其折减系数应连乘。 三、钢材焊接所需的焊条、焊丝、焊剂 焊接是目前钢结构最主要的连接方法,其优点是构造简单,节约钢材,加工 方便,易于采用自动化操作。除少数直接承受动力荷载结构的某些连接,如重工 作制吊车梁和柱、吊车梁和制动梁、制动梁和柱的相互连接,以及桁架式吊车梁 的节点连接, 从目前使用情况看不宜采用焊接外,焊接可广泛用于工业与民用建 筑钢结构。焊接采用的材料应符合下列要求: 1.手工焊接采用的焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》 (GB/T 5117)或 《低合金钢焊条》 (GB/T 5118) 的规定, 焊条型号应与主体金属力学性能相适应。 2.埋弧自动焊接或半自动焊接采用的焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用 钢丝》 (GB/T14957)的规定,焊丝和焊剂应与主体金属力学性能相适应。 3.二氧化碳气体保护焊接用的焊丝应与现行国家标准《气体保护电弧焊用 碳钢、低合金钢焊丝》 (GB/T8110)的规定。 4.当两种不同强度的钢材相焊接时,宜采用与低强度的钢材相适应的焊接 材料, 对钢材焊接所需的焊条、 焊丝、 焊剂的选配及强度等宜按表 3.2-1~表 3.2-4 的规定选用。

表 3.2-1

焊缝的强度设计值(N/mm2)

38

构件钢材 焊接方法和 厚度或直 焊条型号 牌号 径(mm) ≤16 自动焊、半自 >16~40 动焊和 E43 型 焊条的手工焊 >60~100 自动焊、半自 动焊和 E50 型 Q345 钢 焊 条的手工焊 >35~50 >50~100 ≤16 >16~35 Q390 钢 >35~50 自动焊、半自 >50~100 动焊和 E55 型 ≤16 焊条的手工焊 >16~35 Q420 钢 >35~50 >50~100 340 325 360 380 295 315 265 250 350 335 ≤16 >16~35 190 310 295 Q235 钢 >40~60 200 205 f
w c

对接焊缝 焊缝质量为下列等 抗压 级时,抗拉 fwt 一级、二级 215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360 340 325 三级 185 175 170 160 265 250 225 210 300 285 270 250 320 305 290 275 抗剪 fwv 125 120

角焊缝 抗拉、抗 压和抗剪 fwf

215

160 115 110 180 170 200 155 1452 205 190 220 180 170 220 210 220 195 185

注:1 自动焊和半自动捍所采用的爆丝和焊剂,应保证其熔敷金属的力学性能不 低于现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》 (GB/T5293)和《低合金钢埋 弧焊用焊剂》 (GB/T12470)中相关的规定。 2 焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205) 的规定。其中厚度小于 8mm 钢材的对接焊缝,不应采用超声波探伤确定焊缝质 量等级。 3 对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取 fwc,在受拉区的抗弯强度设计值取 fwt。 4 表中厚度系指计算点的钢材厚度,对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中

39

较厚板件的厚度。

表 3.2-2 常用结构钢材手工电弧焊接材料的选配 钢材 3 屈服强○σ s(MPa) 等 级 抗拉 3 强度○σ (MPa) δ ≤16 (mm) δ > 50~100 (mm) 3 冲击功○ 型号 示例 抗拉 强度 σ b( MPa) 3 手工电弧焊焊条○ 4 熔敷金属性能○ 屈服 强度 σ s( MPa) 延伸 率 δ 5(% ) 冲击功 ≥27J 时试验 温度 (?C) 0 0 420 330 22 -20 -30 0 -30 420 330 22 -20 20 0

牌号

b

T ?C

Akv (J)

A B Q235 C D A Q295 B A 375~460 295 235 375~460 235 4 205○

- 20 0 -20 - 20

- 27 27 27 - 34

1 E4303○ 1 E4303○ E4328 E4315 E4316 1 E4303○ E4315 E4316 E4328 1 E5003○ 1 E5003○

B Q345 C D E A B Q390 C D E A B Q420 C D E C Q460 D E 550~720 460 400 520~680 420 360 490~650 390 330 375~460 345 275

20

34

E5015 E5016 E5018 E5015 E5016 E5018 2 ○ E5015 E5016 E5015-D3、-G E5016-D3、-G 2 ○ E5015-D3、-G E5016-D3、-G 2 ○ E6015-D1、-G E5516-D3、-G 2 ○

490

390

0 -20 -40 - 20 0 -20 -40 - 20 0 -20 -40 0 -20 -40

34 34 27 - 34 34 34 27 - 34 34 34 27 34 34 27

22

-30

2 ○ 490 390 22 -30 540 440 17 2 ○

540

440

17

-30

2 ○ 590 490 15 -30 2 ○

1 2 3 注:1:○用于一般结构;○由供需双方协议;○表中钢材及焊材熔敷金属力学性能的单值

40

4 均为最小值○板厚 δ >60~100mm 时 σ s 的值。 2:E(electrode)表示焊条,其前两位数表示焊缝金属抗拉强度值(kgf/mm2) 。第三位 数表示适用的焊接位置, 例如 0 与 1 表示焊条适用于全位置焊接(平、立、 仰、横) 。 第三位和第四位数字组合表示焊接电流(交流和直流,正接或反接) 。 表 3.2-3 常用结构钢材 CO2 气体保护焊实芯焊丝的选配 4 熔敷金属性能○ 焊丝型号示例 2 ER49-1○ ER50-6 2 ER49-1○、ER49-6 ER50-3、 ER50-6 2 ER49-1○ ER50-3 ER50-2 3 ○ ER50-3 ER50-2 3 ○ ER55-D2 3 ○ ER55-D2 3 ○ 500 500 550 550 抗拉强度 σ b(MPa) 490 500 490 500 490 500 500 屈服强度 σ s(MPa) 372 420 372 420 372 420 420 3 ○ 420 420 3 ○ 470 470 22 22 17 17 -18 -29 3 ○ -29 -29 27 27 延伸率 δ 5(%) 20 22 20 22 20 22 22 -20 -29 3 ○ 27 27 -18 3 冲击功○ T (?C) 常温 -29 -18 Akv (J) 47 27 47 27 47 27 27

钢材 牌号 等级 A、B Q235 C D Q295 A B A Q345 B C、D E A、B、C Q390 D E Q420 Q460 A、B、C、D E C、D E

1 注:○含 Ar-CO2 混合气体保护焊; 2 ○用于一般结构,其他用于重大结构; 3 ○按供需协议; 4 ○表中焊材熔敷金属力学性能的单值均为最小值。 表 3.2-4 常用结构钢埋弧焊接材料的选配 钢材 牌号 Q235 Q295 等级 ABC D A B A B Q345 C 焊剂型号-焊丝牌号示例 F4A0-H08A F4A2-H08A 1 2 F5004-H08A○、F5004-H08MnA○ 1 2 F5004-H08A○、F5004-H08MnA○ 1 2 2 F5004-H08A○、F5004-H08MnA○、F5004-H10Mn2○ 1 2 2 F5014-H08A○、F5014-H08MnA○、F5014-H10Mn2○ 1 2 2 F5011-H08A○、F5011-H08MnA○、F5011-H10Mn2○ 1 2 2 F5024-H08A○、F5024-H08MnA○、F5024-H10Mn2○ 1 2 2 F5021-H08A○、F5021-H08MnA○、F5021-H10Mn2○

41

D E AB C Q390 D E AB C Q420 D E C Q460 D E

1 2 2 F5034-H08A○、F5034-H08MnA○、F5034-H10Mn2○ 1 2 2 F5031-H08A○、F5031-H08MnA○、F5031-H10Mn2○ 3 F5041○ 1 2 2 F5011-H08MnA○、F5011-H10MnA○、F5011-H08MnMoA○ 1 2 2 F5021-H08MnA○、F5021-H10MnA○、F5021-H08MnMoA○ 1 2 2 F5031-H08MnA○、F5031-H10MnA○、F5031-H08○ 3 F5041○ 1 2 F6011-H10Mn2○、F6011-H08MnMoA○ 1 2 F6021-H10Mn2○、F6021-H08MnMoA○ 1 2 F6031-H10Mn2○、F6031-H08MnMoA○ 3 F6041○ 2 F6021-H08MnMoA○ 2 F6031-H08MnMoVA○ 3 F6041○

1 注:○薄板 I 形坡口对接; 2 ○中、厚板坡口对接; 3 ○供需双方协议。

四、螺栓连接的材料: 螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。 普通螺栓连接:普通螺栓一般用 Q235 钢 (用于螺栓时也称为 4.6 级)制成, 常用的螺栓直径为 18、20、22、24 毫米。其优点是施工简单,拆装方便。普通 螺栓分为 A、B、C 三级。A 级与 B 级为精制螺栓,A 级和 B 级螺栓材料性能等 级则为 8.8 级,其抗拉强度不小于 800N/mm2,屈强比为 0.8,A、B 两级的区别 只是尺寸不同,其中 A 级包括 d ? 24 且 L ? 150mm 的螺栓,B 级包括 d﹥24 或 L ﹥150mm 的螺栓,d 为螺杆直径,L 为螺杆长度。C 级为粗制螺栓,螺栓加工粗 糙,尺寸不够准确,只要求Ⅱ类孔,成本低。C 级螺栓由未经加工的圆钢压制而 成。 由于螺栓表面粗糙, 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔 径的孔(Ⅱ类孔)。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大 1.5~3mm(详见表 3.2-5)。C 级螺栓材料性能等级为 4.6 级或 4.8 级。小数点前的数字表示螺栓成品的抗拉强 度不小于 400N/mm2, 小数点及小数点以后数字表示其屈强比(屈服点与抗拉强度 之比)为 0.6 或 0.8。由于螺杆与螺孔之间存在着较大的孔隙,当传递剪力时,将 会产生较大的剪切滑移,连接变形较大 (图 3-2),工作性能较差,但安装方便, 且传递拉力的性能仍较好。所以 C 级螺栓广泛用于需要拆装的连接,承受拉力 的安装连接,不重要的连接或作安装时的临时固定。A、B 级精制螺栓是由毛坯 42

在车床上经过切削加工精制而成。表面光滑,尺寸准确,要求 Ι 类孔,螺杆直径 与螺栓孔径公称尺寸相同, 容许偏差为 0.18~0.25mm 间隙, 对成孔质量要求高。 由于有较高的精度, 因而受剪性能好, 变形很小, 但制作和安装复杂, 价格较高, 己很少在钢结构中采用。
表 3.2-5 螺杆公称直径(mm) 螺栓孔公称直径(mm) 12 13.5 16 17.5 C 级螺栓孔径 20 22 (22) (24) 24 26 (27) (30) 30 33

高强度螺栓连接:高强度螺栓的性能等级有 10.9 级 (有 20MnTiB 钢,40B 钢, 35VB 钢)和 8.8 级 (有 45 号钢和 35 号钢)。 性能等级为 8.8 级的高强螺栓宜由 45 号钢或 35 号钢制成;性能等级为 10.9 级的高强螺栓宜由 20MnTiB 钢或 40B 钢 制成。 其中小数点前的数字表示钢材的抗拉强度 fu 值 (螺栓热处理后的最低抗拉 强度) ,单位是 100N/mm2,小数点后的数字表示钢材的屈服强度 fy 与抗拉强度 fu 的比值为零点几。例如 8.8 级表示该钢材 fu=800N/mm2,fy/fu=0.8,屈服强度是 0.8 ? 800=640N/mm2。 40B 钢和 45 号钢已经使用多年, 但二者的淬透性不够理想, 直径 ? 24mm 的高强度螺栓宜用 20MnTiB 钢。 高强度螺栓所用的螺帽和垫圈, 采 用 45 号钢或 35 号钢制成。 高强度螺栓孔应采用钻成孔;摩擦型的孔径比螺栓公 称直径大 1.5~2.0mm,承压型的孔径则大 1.0~1.5mm。安装时将螺栓拧紧,并 使螺栓产生预拉力(具体如表 3.2-6 所示)将构件接触面压紧,依靠接触面间的 摩擦力来阻止其相互滑移, 以达到传递外力的目的, 因而变形较小 (图 3-2 中 3)。 摩擦型高强度螺栓连接只利用到摩擦传力的工作阶段, 具有连接紧密, 受力良好, 耐疲劳,可拆换,安装简单,便于养护以及动力荷载作用下不易松动等优点。我 国目前在桥梁、大跨房屋以及工业厂房钢结构中,已广泛应用。尤其在重级工作 制厂房的吊车梁和柱、吊车梁和制动结构的相互连接,厂房重要支撑的连接,大 构件的现场拼接等处, 用这种螺栓已被证明具有明显的优越性。承压型高强度螺 栓连接,起初由摩擦传力,后期则依靠栓杆抗剪和承压传力,它的承载能力比摩

43

擦型的高,可以节约钢材,也具有连接紧密, 可拆换,安装简单,便于养护。但这种连接在 摩擦力被克服后的剪切变形较大,只适用于承 受静力荷载,且在正常使用时期连接不致产生 滑移的结构。规范规定承压型高强度螺栓不得 用于直接承受动力荷载的结构中。

表 3.2-6 一个高强度螺栓的预拉力 P(KN) 螺栓的公称直径(mm) 螺栓的性能等级 M16 8.8 级 10.9 级 80 100 表 3.2-7 M20 125 155 M22 150 190 M24 175 225 M27 230 290 M30 280 355

螺栓连接的强度设计值(N/mm2) 普通螺栓 锚栓 承压型连接 高强度螺栓 抗拉 ftb - - - 140 180 - - - - - - 抗拉 ftb - - - - - 400 500 - - - - 抗剪 fvb - - - - - 250 310 - - - - 承压 fcb - - - - - - - 470 590 615 655

螺栓的性能等级、锚栓和 构件钢材的牌号 抗拉 ftb 4.6 级、4.8 级 普通螺栓 5.6 级 8.8 级 Q235 钢 锚栓 Q345 钢 承压型连接 高强度螺栓 8.8 级 10.9 级 Q235 钢 Q345 钢 构件 Q390 钢 Q420 钢 - - - - - - - 170 - - -

C 级螺栓 抗剪 fvb 140 - - - - - - - - - - 承压 fcb - - - - - - - 305 385 400 425

A 级、B 级螺栓 抗拉 ftb - 210 400 - - - - - - - - 抗剪 fvb - 190 320 - - - - - - - - 承压 fcb - - - - - - - 405 510 530 560

注 1. A 级螺栓用于 d≤24mm 和 L≤10d 或鼻乓 150mm(按较小值)的螺栓;

44

B 级螺栓用于 d>24mm 或 L>l0d 或 L>150mm(按较小值)的螺栓。 d 为公称直径,L 为螺杆公称长度。 2. A、B 级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度,C 级螺栓孔的允许偏差和孔壁 表面粗糙度,均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205)的要求。

五、铆钉连接 铆接由于构造复杂,用钢量多,现已很少采用。但铆钉连接的塑性和韧性较 好,传力可靠,质量易于检查,在一些重型和直接承受动力荷载的结构中,有时 仍然采用。
表 3.2-8 铆钉钢号和 构件钢材牌号 铆钉 BL2 或 BL3 Q235 钢 构件 Q345 钢 Q390 钢 注: 1 屈于下列情况者为 I 类孔: 1)在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔; 2)在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔; 3)在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径,然后在装配好的构件上再扩钻至设计孔径 的孔。 2 在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于Ⅱ类孔。 抗拉(钉头拉脱)ftr 120 - - - 铆钉连接的强度设计值(N/mm2) 抗剪 fvr I 类孔 185 - - - Ⅱ类孔 155 - - - 承压 fcr I 类孔 - 450 565 590 Ⅱ类孔 - 365 460 480

第三节 (一)新建钢结构防锈

钢结构锈蚀处理及防腐方法

新建钢结构应根据使用性质、环境介质等制定防锈方法,一般有涂料敷盖法 和金属敷盖法。涂料敷盖法,即在钢材表面敷盖一层涂料,使之与大气隔绝,以 防锈蚀。主要施工工艺有:表面除锈、涂底漆、涂面漆。金属敷盖法,即在钢材 表面上镀上一层其他金属。 所镀的金属可使钢材与其他介质隔绝,也可能是镀层 金属的电极电位更低于铁,起到牺性阳极 (镀层金属)保护阴极(铁)的作用。

45

(二) 、原有钢结构锈蚀处理 一、锈蚀程度的分级和检查 1.锈蚀程度分级 为鉴定锈蚀损坏程度,一般可分为五级: A 级——良好。构件基本没有锈蚀,涂层漆膜还有光泽;个别构件可有少量 锈点。 B 级——局部锈蚀。构件基本没有锈蚀,面漆有局部脱落,底漆完好;个别 构件有少量锈点,或构件边缘、死角、缝隙、隐蔽部分有锈蚀。 C 级——较严重。构件局部锈蚀,面漆脱落面积达 20%左右,底漆也有局部 锈透,其基本金属完好,应进行维护准备工作。 D 级——严重。构件锈蚀面积达 40%左右,面漆大片脱落,但基本金属没有 破坏,应立即进行维护工作。 E 级——特别严重。基本金属己有锈蚀,应立即测量构件断面削弱程度,计 算是否需要更换或采取加固等措施。 2.重点检查部位 根据腐蚀理论及实际经验,除一般检查外,下列构件或部位应严格检查。 (1) 埋人地下的地面附近部位。 (2) 可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位。 (3) 干湿交替构件。 (4) 易积灰且湿度大的构件。 (5) 组合截面净空小于 12mm,难以涂刷油漆的部位。 (6) 屋盖结构、柱与屋架节点、吊车梁与柱节点、钢悬索节点部位。 总之,一般室外钢结构比室内易锈蚀;湿度大易积灰部分易锈蚀;焊接节点 处易锈蚀;难以涂层及涂刷到的部位易锈蚀,这些部位检查时应特别注意。 二、原钢结构防锈蚀涂层处理 其处理包括旧漆膜处理、表面处理、涂层选择、涂层施工。 1.漆膜处理 漆膜处理方法有碱水清洗 (5%~10%NaOH 溶液)、火喷法、涂脱漆剂、涂脱 漆膏(配方:碳酸钙 6~10 份,碳酸钠 4~7 份,水 80 份,生石灰 1~15 份混成

46

糊状;或清水 1 份,土豆淀粉 1 份,50%浓度氢氧化钠水溶液 4 份,边搅拌边拌 和,再加 10 份清水搅拌 5~10min)等。 2.表面处理 表面处理是保证涂层质量的基础, 表面处理包括除锈和控制钢材表面的粗糙 度。除锈可以采用手工工具处理、机械工具处理、喷砂处理、化学剂处理 (酸洗、 碱洗等等)。对于已有钢结构的防腐处理往往是在不停产条件下进行,喷砂和化 学剂处理方法不大可能采用,主要是采用手工和机械工具除锈。 (1)手工除锈。是古老而简便的常用方法;即用铲刀、刮刀、钢丝刷、砂轮、 砂布和手锤,靠手工敲铲、砂磨除去钢材表面旧漆膜和铁锈、油污和积灰。它操 作方便,不受结构尺寸条件所限;但劳动强度大、效率低、质量难保证。采用此 法必须强调质量要求。 (2)机械除锈。即采用风动和电动工具—— 磨光机、风枪 (敲铲)、风动针束 除锈机。它比手工除锈的质量和效率都有提高,劳动强度也小一点。 (3)喷砂除锈。在可以停产的地方和露天结构物也可采用喷砂除锈,它质量 可靠、 除锈比较彻底。喷砂是利用空气压缩机将石英砂喷射于钢材面上除去黑皮 和铁锈,也可以用钢砂、钢丸喷射 (投射)于钢材面上,效果更好,且能减少砂 尘弥漫。喷砂除锈质量虽好,但劳动条件较差。 除锈是涂层防腐的主要一关,处理质量十分关键。表面除锈应达到的标准: 美国为 SSPC;英国为 BS4232;德国为 DIN18364;瑞典为 SIS 等。国际上常用 瑞典标准,SIS 标准将表面处理方法分为两类,St 表示手工或电动工具处理;Sa 表示喷砂处理。还将处理程度分为 0 (未处理表面)、1 (轻度处理表面)、2 (中度 处理表面)、2 品图作对照。 SIS 标准规定: 手工除锈之前应清除表面污垢油脂,铲除厚锈。 St1——用钢丝刷轻刷。 St2——用铲、刷、磨工具将疏松氧化皮、浮锈及油污垢除去后,再用毛刷、 压缩空气等将表面清理,处理后表面具有淡淡的金属光泽。 St3——同上处理,但更为彻底,处理后表面具有较明显的金属光泽。 47
1 (近完整处理表面)、3 (完整处理表面)五级,并制定标准彩色样 2

Sa1——采用快速轻度喷砂,将疏松氧化皮、浮锈及油污垢异物除去。 Sa2——采用中度喷砂,除去绝大部分氧化皮、浮锈及油污垢异物,再用毛 刷、压缩空气将表面清理,处理后表面呈金属灰色。
1 Sa2 ——采用较彻底喷砂,完全除去氧化皮、锈和油污垢异物,再用毛刷、 2

压缩空气彻底将表面清理, 仅允许有极少量点锈或纹锈存在,处理后表面呈近似 灰白色金属面。 Sa3——非常彻底喷砂处理,完全除去氧化皮、锈和异物,再用毛刷、压缩 空气彻底清理表面,不留任何异物,处理后表面呈均匀白色金属光泽。 手工除锈表面处理不宜低于 St3 级,只有对附着力强的油漆涂层允许放宽 到 St2 级;喷砂除锈在无腐蚀性环境下不低于 Sa1 级, 一般除锈处理要达到 Sa2 级,
1 重腐蚀环境下表面除锈处理最低要达到 Sa2 级。 2

经表面处理之后的钢材,将产生凹凸面,称为表面粗度。表面粗度与采用 的表面处理方法和喷砂材料有关,粗度影响涂层漆膜防腐蚀的能力。粗度大,有 助于涂层膜的附着性,但将减薄钢材表面凸点之间的涂层厚度,容易产生针孔, 减小了涂层的防锈能力; 反之, 如粗度小, 将降低涂层的附着性; 喷砂材料愈细, 表面粗度愈均匀,除锈率也愈好。 3.涂层选择 涂层选择包括涂层材料品种选择、涂层结构选择和涂层厚度确定。 (1)涂层材料品种选择 品种选择取决于使用条件,在一般大气条件下及工业大气侵蚀下,可选用防 锈漆; 在有腐蚀性介质环境中应选用防腐漆; 处于高温条件作用下, 选用耐热漆; 室外结构涂层要有较好的耐候性能。 涂料 (油漆)分为底漆和面漆。中涂漆成分介于两者之间,现较少使用,而直 接将面漆涂刷于底漆之上。底漆中含粉料多,基料少,成膜粗糙,与钢材表面的 粘结附着力强,与面漆结合性好;面漆中粉料少,基料多,成膜有光泽,既能保 护底漆和抵抗大气及有害介质作用,又有美观之效果。目前的趋势是,使用更多 的合成树脂来提高涂层的抗风化能力。 涂料品种繁多,性能用途各异,在选择时应重视底漆和面漆的配套使用。 1 ○涂层材料品种。涂层材料 (涂料)以颜色或颜色+成膜物质名称+基本名称 48

命名。涂料型号由三部分组成,第一部分是成膜物质,用汉语拼音字母表示。各 种涂料的成膜物质及代号如表 3.3-1。第二部分是基本名称,用 00~99 两位数字 表示。00~99 代表基础品种,10~19 代表美术漆,20~29 代表轻工用漆,30~ 39 代表绝缘漆,40~49 代表船舶用漆,50~59 代表防腐漆。基本名称中的 00~ 09 及 50~54 如表 3.3-2。第三部分是序号。
表 3.3.1 代 号 Y T F L C A Q M G X B Z H S W J E 成膜物质类别 油脂类漆 天然树脂漆类 酚醛树脂漆类 沥青漆类 醇酸树脂漆类 氨基树脂漆类 硝酸纤维素 (酯) 漆类 纤维素酯、纤维素醚漆类 过氯乙烯树脂漆类 烯类树脂漆类 丙烯酸树脂漆类 聚酯树脂漆类 环氧树脂漆类 聚氨酯树脂漆类 元素有机聚合物漆类 橡胶漆类 其他漆类 涂料分类表

主要成膜物质 天然植物油,动物油 (脂),合成油等 松香及其衍生物,虫胶,乳酪素,动物胶,大漆及其衍生物等 酚醛树脂,改性酚醛树脂等 天然沥青,(煤)焦油沥青,石油沥青等 甘油醇酸树脂,季戌四醇醇酸树脂,其他醇类的醇酸树脂,改性醇酸 树脂等 脲(甲)醛树脂,三聚氰胺甲醛树脂等 硝酸纤维素 (酯)等 乙酸纤维素 (酯)、乙酸丁酸纤维素(酯)、乙基纤维素、苄基纤维素等 过氯乙烯树脂等 氯乙烯共聚树脂,聚乙酸乙烯及其共聚物,聚乙烯醇缩醛树脂,聚二 乙烯乙炔树脂,含氟树脂等 热塑性丙烯酸树脂,热固性丙烯酸树脂等 饱和聚酯树脂,不饱和聚酯树脂等 环氧树脂,改性环氧树脂等 聚氨 (基甲酸)酯树脂等 有机硅树脂,有机钛树脂,有机铝树脂等 天然橡胶及其衍生物,合成橡胶及其衍生物 以上 16 类包括不了的成膜物质,如无机高分子材料、聚酰亚胺树脂、 二甲苯树脂等

表 3.3-2 代 号 基本名称 代 号 基本名称 代 号 基本名称 00 清油 05 烘漆 50 耐酸漆 01 清漆 06 底漆 51 耐碱漆

涂料基本名称编号 02 厚漆 07 腻子 52 防腐漆 03 调和漆 08 水溶性漆,乳胶漆 53 防锈漆 04 磁漆 09 大漆 54 耐油漆

2 ○底漆选择。 底漆的功能主要是使漆膜与基层结合牢固,表面又易被面漆附 49

着,它渗水性要小,底漆要有防锈蚀性能好的颜料和填料,阻止锈蚀发生。常用 防锈底漆性能和适用范围列于表 3.3-3。
表 3.3-3 名称 红丹油性 防锈漆 红丹酚醛 防锈漆 红丹醇酸 防锈漆 云母氧化 铁底漆 硼钡酚醛 防锈漆 型 号 性能 防锈能力强、 耐候性好、 涂膜坚韧、附着力较好 系含铅有毒红丹油性防 锈漆,干燥慢 常用防锈底漆 适用范围 室内外钢结构防锈打底 不能用于铝、锌有色金属 表面,因其会加速铝腐蚀 与锌附着力差 热稳定性好、耐碱性好 防锈性好、无毒、价廉 是新型材料,防锈性能 良好、附着力强、抗大 气性能好,干燥快 突出的耐水性及耐酸、 耐油、耐干湿交替、耐 盐雾作用,长期曝晒不 老化,但对基层处理要 求严格 X06-1 附着力极强,可使金属 表面形成钝化,延长有 机涂层的寿命 附着力强,防锈性次于 红丹防锈漆。耐磨性差 防锈和耐腐蚀性好,能 耐海洋性及湿热带气候 防霉性能好 涂膜坚韧,附着力强防 锈、耐水性比一般油性 和醇酸底漆好 附着力和防锈性能良 好,在湿热带气候和潮 湿条件下,耐久性差 适用于室内外钢结构, 也适用 于热带和湿热条件下使用 适用于室内外钢结构 配套要求 与油性磁漆、酚醛磁漆和 醇酸漆配套使用 不能与过氯乙烯漆配套 使用 C53-1 与磷化底漆配套, 防锈效果更好 可与各类面漆配套使用 与酚醛磁漆或醇酸磁漆 配套使用

Y53-1 F53-1 C53-1

无机富锌 底漆

适用于水下工程,如水塔、水 槽、 油罐内外壁及海洋钢构筑 物 只能与某些底漆(如过氯乙烯 底漆)配套使用,可增加附着 力,但不能代替底漆使用 适合防锈性要求不高、 腐蚀情 况不太严重的钢结构表面打 底 适用于沿海及湿热带气候条 件下钢结构 适用于沿海及湿热带气候条 件下钢结构 适用于一般较干燥处钢结构 表面防锈打底

可作面漆,与环氧磁漆、 乙烯磁漆配套更好

磷化底漆 铁红油性 防锈漆 铁红酚醛 防锈漆 铁红过氯 乙烯底漆 铁红环氧 底漆 铁红醇酸 底漆

不能与碱性涂料配套使 用

Y53-2 F53-2

与酚醛磁漆配套使用

G06-4

与磁化底漆和过氯乙烯 磁漆配套使用 与磁化底漆和环氧磁漆 配套使用;与磷化底漆配 套使用性能可提高 与硝基磁漆、醇酸磁漆和 过氯乙烯磁漆配套使用

H06-2

C06-1

此外, 尚有简化钢铁基层处理方法,即在带锈钢铁表面上直接涂刷带锈底漆 (或叫不去锈涂料)。带锈底漆有稳定型和转化型两大类,这种底漆涂刷在钢铁表 面能抑制锈蚀的发展, 且能逐步将铁锈转化为有益的保护物质,节省除锈繁重劳

50

动,是受欢迎的。但实际上因锈层厚度不一,所以转化反应效果不一,不是用量 不足就是过剩,影响底漆的附着力。对于已有钢结构的维修,由于旧漆膜和锈蚀 面的存在,情况更为复杂,故带锈底漆效果尚有待进一步研究和总结。近年来不 少单位正在试制, 有一些较好的经验, 如杭州油墨油漆厂生产的稳定性带锈底漆、 武昌造船厂等单位生产的稳定性带锈底漆、 广州电器研究所研制的水膜不去锈涂 料,都有较好的性能。 3 ○面漆选择。 面漆的主要功能是保护下层底漆,所以面漆要有良好的耐气候 作用,抗风化、不起泡、不易粉化和渗透性小等;此外,面漆尚应与底漆有良好 的结合性能,配套使用。表 3.3-4 是常用防锈面漆性能和适用范围,供选择时参 考。
表 3.3-4 常用防锈面漆 名 称 型号 C04-42 C04-2 性能 耐候性和附着力较好 (C04-42 较 C04-2 好),漆 膜坚韧,有较好光泽和机 械强度 耐候性强,比 C04-42 年 限长 1~2 倍,透水、透 气性低,漆膜呈美术花 纹,坚韧 附着力较好,光泽好,耐 候性较 C04-42 差,漆膜 坚硬 适用范围 配套要求 先涂 1~2 道 C06-1 铁红醇酸 底漆,再涂 C06-10 醇酸底 漆 2 道,后涂面漆 先涂 F53-1 红丹酚醛防锈漆 或 F53-9 防锈漆 2 道,再涂 该面漆 3 道,漆膜总厚度

醇酸磁漆

适用于室内外钢结构

灰醇酸磁 漆 "66"灰 色户外面 漆

C04-45

适合大型室外钢结构表 面用漆,如桥梁、高压线 塔用漆

? 200 ? m
与红丹防锈漆等配套使用

酚醛磁漆 过氯乙烯 磁漆 过氯乙烯 清漆 环氧耐酸 漆 环氧硝基 磁漆 纯酚醛磁 漆 灰酚醛防

F04-1

适用于室内钢结构

G52-1 G52-2

耐候性、耐酸碱性良好, 适合于防工业大气,适用 附着力较差,配套得好可 于室内外钢结构 以弥补 附着力好,耐盐水性能良 好,有一定耐酸、碱腐蚀 能力,漆膜坚韧耐久 耐候性良好,有较高机械 强度,耐油性好 漆膜坚硬,耐水性、耐候 性和耐化学性均比 F04-1 好 耐候性较好,有一定耐水 适合于防工业大气,适用 于室内外钢结构 适合于防工业大气,适用 于湿热气候室内外钢结 构 适用于防潮和干湿交替 处钢结构 适用于室内外钢结构,多

与 G06-4 或 X06-1 配套使用

H52-3

与 X06-1 和 H06-1 配套 使用

H04-2

与环氧底漆配套使用

F04-11 F53-2

各种防锈漆可配套使用 与红丹或铁红类防锈漆配

51

锈漆 沥青清漆 沥青耐酸 漆 铝粉沥青 漆 醇酸烟囱 漆 黑酚醛烟 囱漆 L01-6 L50-1 L50-1 (加铝粉)

性和防锈能力 耐水、耐腐蚀性能良好, 耐候性能差 附着力良好,耐酸性腐 蚀,加铝粉后耐候性能改 善 耐候性较好,有一定耐热 性 短时间内能耐 400?C 高温 而不易脱落

作面漆用 适用于室内钢结构作防 潮、防水、耐酸保护层 L50-1 适用于室内钢结构 防腐蚀,加铝粉后可用于 室外耐酸气钢结构防腐 适用于钢烟囱表面和一 般的耐热构件 适用于钢烟囱表面和一 般的耐热构件

套使用 底漆兼作面漆不少于 2 道

底漆兼面漆一般涂 1~2 道

C83-1

底漆兼面漆一般涂 2 道 底漆兼作面漆一般涂 1~2 道

F83-1

钢结构面漆的色彩过去不讲究,现代工业建筑除造型要好,色彩也应协调美 观,面漆的色彩除应体现建筑物、构筑物的性格,还应与环境相适应。 对于己有钢结构涂层的维修处理,涂料选择尚要考虑到与旧漆膜的结合性。 (2)涂层结构选择 涂层使用耐久年限, 除了表面处理影响外,很大程度上还与涂层结构是否合 理有关;在设计涂层上要按 10~15 年来考虑涂刷周期,4~6 年钢结构表面要重 做防护涂层是不太经济的。法国埃菲尔铁塔涂刷普通红丹底漆平均 13 年一次, 德国门斯登桥平均 16 年涂刷一次。所以除重视涂层选料外,并注意合理的涂层 结构、重视施工操作工艺,是能够保持较长维修周期的。 涂层结构要放弃过去一般采用的“一底两度”不变结构。涂层结构由底漆、 腻子、2 道底漆 (或中涂层)和面漆组成。 第一层底漆是保证可靠的粘结,起防锈、防腐、防水作用。 第二层腻子是起平整表面的作用。 第三层 2 道底漆是在较高要求工程中采用,起填补腻子细孔的作用。 第四层面漆是保护底漆,并使表面获得要求的色泽,起装饰效果。 第五层罩光面漆, 有时为了增加光泽和耐腐蚀等作用,在面漆外再涂一层罩 光清漆或面漆。 钢结构中全面统刮腻子是很少的,一般采用 2 道底漆和 2~3 道面漆结构, 底漆道数增加可起填平基层作用,也可保证漆膜总厚度。 (3)涂层厚度确定

52

漆膜厚度影响防锈效果,增加漆膜厚度是延长使用年限的有效措施之一。一 般钢结构防护涂层总厚度要求室内不小于 100 ? m,室外条件应不小于 125 ? m, 腐蚀性环境中漆膜应加厚。 漆膜厚度很难准确控制,故重要工程对各层漆膜厚度 应测定。 4.涂层施工 涂层质量与作业中操作有很大关系,一般涂刷中要注意下列事项: (1) 除锈完毕应清除基层上杂物和灰尘,在 8h 内尽快涂刷第一道底漆,如 遇表面凹凸不平, 应将第一道底漆稀释后往复多次涂刷,使其浸透人凹凸毛孔深 部,防止孔隙部分再生锈。 (2) 避免在 5?C 以下和 40?C 以上以及太阳光下直晒, 85%湿度以上情况 或 下涂刷,否则易产生起泡、针孔和光泽下降等。 (3) 底漆表面充分干燥以后才可涂刷次层油漆,间隔时间一般为 8~48h,第 二道底漆尽可能在第一道底漆完成后 48h 内施工, 以防第一道底漆之漏涂引起生 锈;对于环氧树脂类涂料,如漆膜过度硬化易产生漆膜间附着不良,必须在规定 时间内做上面一层涂料。 (4) 涂刷各道油漆前,应用工具清除表面砂粒、灰尘,对前层漆膜表面过分 光滑或干后停留时间过长的,适当用砂布、水砂纸打磨后再涂刷上层涂料。 (5) 一次涂刷厚度不宜太厚,以免产生起皱、流淌现象;为求膜厚均匀,应 做交叉覆盖涂刷。 (6) 涂料粘度过大时才使用稀释剂,稀释剂在满足操作需要情况下应尽量少 加或不加,稀释剂掺用过多会使漆膜厚度不足,密实性下降,影响涂层质量。稀 释剂使用必须与漆类型配套。一般来说,油基漆、酚醛漆、长油度醇酸磁漆、防 锈漆用 200 号溶剂汽油、松节油;中油度醇酸漆用 200 号溶剂汽油与二甲苯(l﹕ 1)混合剂;短油度醇酸漆用二甲苯;过氯乙烯漆采用溶剂性强的甲苯、丙酮。稀 释剂用错会产生渗色、咬底和沉淀离析缺陷。 (7)焊接、螺栓之连接处,边角处最易发生涂刷缺陷与生锈,所以尤其要注 意不产生漏涂和涂刷不均,一般应加涂来弥补。 三、钢结构涂层腐蚀调查内容 钢结构防腐调查内容一般包括工程概况、腐蚀级别的确定、腐蚀情况分析和

53

钢结构防锈方案设计四个部分。 1.工程概况 工程概况内容包括结构形式、厂房环境情况 (如腐蚀介质种类、浓度,年平 均相对湿度,气温,厂房内热源温度,是否有水蒸汽、粉尘等)。 2.腐蚀级别的确定 根据有关评价腐蚀的标准,进行外观、锈蚀率、附着力调查,然后将不同构 件或不同部位的钢结构进行评级,为制定防锈方案提供依据。 3.腐蚀情况分析 腐蚀情况分析包括引起不同程度腐蚀的原因、构造的合理性、涂料选择的合 理性等的分析。 4.防锈方案设计 根据以上几项内容,提出具体的防锈方案,包括构造处理、涂料的选择、涂 层厚度的确定及具体施工方案。

四、涂层缺陷原因及处理方法 (表 3.3-5)
表 3.3-5 涂层缺陷原因及处理方法 缺陷 现象 垂直面之 部分面积 流下,结 成厚膜 严生桔皮 状凹凸皱 皮 随其刷运 行方向留 下凹凸刷 纹 涂料混入 空气留在 漆膜中变 成小泡 涂面有针 原因 (1)一次涂刷量太多太厚 (2)油漆粘度太低 (3)光滑涂面上涂刷 (4)稀释剂挥发太慢 (1)油漆粘度太高,稀释剂溶解力不 好。或挥发太抉 (2)温度或气温太高或曝晒 (3)漆刷太厚,油漆质量不好 (1)使用粗短毛刷施工,刷毛过硬 (2)油漆本身流展性不良(展性油分过 少) (3)被涂刷物粗糙,吸漆性强 (1)强劲搅拌油漆,未待空气进出即 予涂刷 (2)稀释剂挥发太快或被涂刷物温度 太高 (3)油漆粘度太高 (1)被涂面上有灰尘、水及油分附着 处理与防范 (1)调整涂刷量 (2)调整粘度 (3)用砂纸磨粗 (4)换挥发快的稀释剂 (5)泻流部分磨平后重涂 (1)适当调低粘度,使用规定的稀释剂 (2)避免高温或曝晒,有一良好施工环境 (3)调整漆厚,用优良油漆 (4)砂纸磨平后重新涂刷 (1)改用优良漆刷 (2)选用流展性好油漆或配合少量树脂凡立水或调薄剂 (3)用同一油调薄,先刷一度 (4)用砂纸磨平重涂 (1)不激烈搅拌;搅拌后待气泡消除再涂刷 (2)使用挥发较慢的稀释剂,控制施工温度 (3)适当调稀 (4)用砂纸研磨或除去漆膜重涂 (1)表面处理干净

流痕

桔子 皮

刷纹

气泡

针孔

54

状小孔

(2)油漆回有油、水分存在 (3)稀释剂挥发太快 (4)底层漆未干透 (1)空气湿度太高空气中水分凝结于 涂面发白混浊 (2)夜间气温下降,水分凝结于涂面上 (3)被涂物温度较气温低 (1)基层面上有油、酸、碱、盐等未 清除干净 (2)头道未干,就刷二道 (3)煤气作用或水汽冷凝于漆表面 (1)稀释剂用量太多 (2)油漆搅拌不匀 (3)涂层厚度不均匀 (4)调色不均匀 (1)上层漆溶剂太强,渗入底漆 (2)底层漆与上层漆配套不当 (3)底层漆与上层漆涂刷间隔太短 (4)在过分光滑的金属面上涂层 (1)有机类红色颜料及沥青涂层上做 浅色面漆 (2)未干底层漆膜上做上层涂层 (1)气温太低、湿度太高或不通风场 所施工 (2)涂面上有水分或油迹 (3)过分厚涂 (1)涂膜太厚 (2)下层油漆未干 (3)温度急剧下降 (4)上层与下层涂层配料配套不当

(2)防止油、水混人油漆中 (3)换挥发慢的稀释剂 (4)待底层完全干透后,再做上层涂层 (5)用砂纸磨后重涂刷 (1)避免下雨天或湿度高时施工,用挥发性慢的稀释剂 (2)油性或环氧类油漆干燥慢,应避免傍晚施工 (3)被涂物温度升高后再施工 (4)待湿度下降时,喷涂防发白水即可消除 (1)清除杂质,处理好基层 (2)控制操作时间,干后再刷下道 (3)己刷漆面应避兔水汽、煤气作用 (4)长时间放置还粘,除去漆膜重涂 (1)调整用量 (2)充分搅拌均匀 (3)不做过厚涂层,不用劣质漆刷 (4)两色以上调和时要充分搅拌,做适应性试涂 (5)用砂纸研磨后重涂刷 (1)不过分调稀 (2)避兔异种漆叠涂 (3)待底层充分干燥后,再涂上层 (4)用砂纸、砂轮磨粗后再涂层 (5)除去剥离漆膜,打磨后重涂 (1)快速喷刷一层薄膜, 使稀释剂快速挥发,然后再涂 刷上层油漆 (2)待底层干透再做上层 (3)再加一层油漆 (用 1 法) (1)改善涂刷环境 (2)完整表面处理 (3)按标准厚度施工 (4)经长期暴露还不干,除去漆膜重刷 (1)避免过分厚涂 (2)待下层干透后再涂上层 (3)发生气候变化时,停止施工 (4)慎重选择涂层材料,避免异种油漆叠层涂用 (5)应除去龟裂漆膜重刷涂层 (1)做加层涂刷油膜 (2)做均匀涂层 (3)做加层涂层至出现均匀光泽 (1)做好表面处理与防锈涂层 (2)做好表面处理与器具处理 (3)要除去起泡漆膜,重做涂层

白化

涂层发白 混浊现象

发粘

漆膜呈发 粘现象

颜色 分离

涂面之颜 色浓淡不 匀

剥离

底层漆剥 离

吐色

底层漆颜 色被上层 漆溶化, 透出面漆 漆层在规 定时间内 不千

干燥 不良

龟裂

涂层面部 产生裂纹

失光 及光 泽不 均 起泡

漆膜失去 光泽呈部 分无光泽 漆膜产生 气泡、浮 肿现象

(1)粗糙基层上涂刷 (2)漆膜厚度不匀 (1)因生锈抬起漆膜 (2)被涂面有水分或涂料器具内有水 分存在

第四节

钢结构防火材料 55

防火涂料在我国众多的涂料品种中属于特种涂料的范畴。该种涂料在工程 中主要用来阻止火焰传播、 保护承载构件和减少火灾损失,是建筑防火的重要材 料。它要有以下两个作用:当涂覆于可燃基材上时,除起到与普通装饰涂料相同 的装饰、防腐及延长被保护材料的使用寿命外,遇到火焰或热辐射时,防火涂料 迅速发生物理、化学变化,隔绝热量,阻止火焰传播蔓延,起到阻燃作用;当涂 覆于构件表面除具有防锈、耐酸碱、耐烟雾作用外,遇火时还能隔绝热量,降低 构件表面温度,起到耐火作用。 防火涂料的防火机理已被国内有关专家确认,归纳为如下几点: (1)防火涂料本身具有难燃或不燃性,使被保护的可燃性基材不直接与空气 接触,从而延迟基材着火燃烧。 (2)防火涂料遇火受热分解出不燃的惰性气体,可冲淡被保护基材受热分解 的易燃体和空气中的氧气,抑制燃烧。 (3)燃烧被认为是游离基引起的连锁反应。而含氯、磷的防火涂料受热分解 出一些活性自由基团,可与有机游离基化合,中断连锁反应,降低燃烧速度。 (4)膨胀型防火涂料遇火膨胀发泡,生成一层泡沫隔热层,封闭被保护的基 材,阻止基材燃烧。 一、钢结构防火涂料的类型 钢结构防火涂料按不同厚度可分为薄型(2~7mm)、厚型(8mm 以上)两类; 按施用处不同可分为室内、露天两类;按所使用粘结剂的不同可分为有机类、无 机类。另外,还可分为膨胀型和非膨胀型 (图 3.4-1)。
普通型(涂层厚 7mm 以下,标准梁耐火时间可达 1.5h) 膨胀型 超薄型(涂层厚 3mm 以下, 标准梁耐火时间可达 1. 5h) 钢结构防火涂料 湿法喷涂(蛭石、珍珠岩为主要绝热骨料) 非膨胀型 干法喷涂(以矿物纤维为主要绝热骨料) 图 3.4-1 钢结构防火涂料分类

56

钢结构防火涂料主要施用于建筑中承载的钢梁、钢柱、球形网架和其他构件 的防火保护,使其达到《建筑设计防火规范》 (GBJl6—87,2001)和《高层民用 建筑设计防火规范》(GBJ50045—95,2001)规定的耐火极限(表 3.4-1) 。
表 3.4-1 规范名称 (GBJ50045—95,2001) 构件名称 柱 耐火等级 一级(h) 二级(h) 三级(h) 3.00 2.50 — 2.00 1.50 — 梁 承重构件 1.50 1.00 — 层的柱 3.00 2.50 2.50 层的柱 2.50 2.00 2.00 2.00 1.50 1.00 1.50 1.00 0.50 楼板、屋顶 支撑单 (GBJl6—87,2001) 支撑多 梁 楼板 重构件 1.50 0.50 — 屋顶承 国家标准规定的耐火极限值 《建筑设计防火规范》

《高层民用建筑设计防火规范》

众所周知, 钢材虽为不燃烧体, 即本身不着火燃烧, 但它极易导热, 怕火烧。 未加保护的钢结构在火灾温度作用下只需十几分钟, 自身温度就可上升到 500?C 以上,此时钢材的机械力学性能,诸如屈服点、抗拉强度、弹性模量以及载荷能 力等都迅速下降,在纵向压力和横向拉力作用下,钢结构不可避免地扭曲变形, 垮塌毁坏造成重大损失。许多令人触目惊心的火灾实例都证实了这一点。 由于钢结构防火涂料遇火时具有优良的隔热性能,减缓了构件自身的温升, 从而提高了构件的耐火极限,为扑救火灾赢得了宝贵的时间。 二、钢结构防火涂料的技术要求 钢结构防火涂料的技术要求如表 3.4-2 所示。
表 3.4-2 钢结构防火涂料技术要求 项 目 技 术 指 标 B类 经搅拌后呈均匀稠厚流体,无结块 H类 经搅拌后呈均匀稠厚流体,无结块

在容器申的状态 表干时间(h) 初期干燥抗裂性 外观和颜色 粘结强度(MPa) 抗压强度(MPa) 干密度(kg/m') 热导率 ?W/(mk) ?

? 12
一般不出现裂纹,如有 1~3 条 裂纹,其宽度应不大于 lmm 外观和颜色同样品相比, 应无明显差别

? 24
一般不出现裂纹,如有 1~3 条 裂纹,其宽度应不大于 lmm

? 0.15

? 0.04 ? 0.03 ? 500
0.116

57

抗振性 抗弯性 耐水性 耐冻融循环性(次) 耐火 性能 涂层厚度 耐火极限(h)

挠曲 L/200 ,涂层不起层,不脱落 挠曲 L/100,涂层不起层,不脱落

? 24 ? 15
3、5、7

? 24 ? 15
8、15、20、30、40、50

? 0.5、1.5

? 0.5、1、1.5、2、2.5、3

注:L 为试件净跨,等于 1000mm。

三、钢结构防火涂料施工验收 钢结构防火涂料验收时用目视法检测涂料品种和颜色,与选用的样品对比; 用目视法检测涂层颜色及漏涂和裂缝情况; 0.75kg 或 lkg 榔头轻击涂层检测其 用 强度等;用 lm 直尺检测涂层平整度。 (1)厚涂型钢结构防火涂层应符合下列要求 1 ○涂层厚度应符合设计要求。如厚度低于原定标准,但必须大于原定标准 的 85%,且厚度不足部位的连续面积的长度不大于 lm,并在 5m 范围内 不再出现类似情况。 2 ○涂层应完全闭合,不应露底、漏涂。 3 ○涂层与钢基材之间和各涂层之间应粘结牢固,无空鼓、脱层和松散等情 况。 4 ○涂层表面应无乳突。有外观要求的部位,母线不直度和失圆度允许偏差 不应大于 8mm。 (2)薄涂型钢结构防火涂层应符合下列要求 1 ○涂层厚度应符合设计要求。 2 ○无漏涂、脱粉和明显裂缝等。如有个别裂缝,其宽度不大于 0.5mm。 3 ○涂层与钢基材之间和各涂层之间应粘结牢固,无脱层、空鼓等情况。 4 ○颜色与外观应符合设计规定,轮廓清晰,接槎平整。 四、国内现状 我国从 80 年代才开始研究钢结构防火涂料。1983 年公安部四川省消防科学 研究所最早研制出 LG 钢结构防火隔热涂料, 并于 1985 年通过了技术成果鉴定, 属于厚型涂料。 它是由改性硅酸盐为粘结剂, 配以空心飘珠、 膨胀珍珠岩等吸热、 58

隔热增强材料组成。 该产品己作为成熟的技术在全国大范围推广,并成功地应用 于建筑工程的钢结构防火保护中。 继 LG 之后北京市建筑材料科学研究所在剖析英国 MANDDLITEP20 等防火 涂料的基础上研制出了 STI-A 厚型钢结构防火涂料。 北京市红星建筑涂料厂也开 发了 JG-276 厚型钢结构防火涂料,其主要成分为蛭石、水泥、化学助剂等。 国内外几种厚型钢结构防火涂料性能如表 3.4-3 所示。
表 3.4-3 厚型钢结构防火涂料性能 产品型号 项目 干容重(㎏/m3) 导热系数〔K/(mh?C)〕 抗压强度(MPa) 劈裂抗拉强度(MPa) 粘结强度(MPa) 耐火极限厚度行(mm) 时间(h) LG 400 0.096 0.7 - >0.1 25 2 STI-A 400~450 0.0954 JG-276 270~370 0.097 0.285 0.83 >0.3 25 2.5 MANDDLITEP 20 288 ~ 352 0.104 0.280 0.49 - 36 4

? 0.4


? 0.04
28~29 3

国内第一个薄型钢结构防火涂料产品 LB 钢结构防火涂料是由公安部四川消 防科研所同北京建筑防火材料公司一起研制开发的, 一经问世便在北京第十一届 亚运会工程中使用, 收到良好的反应。 该产品主要由有机聚合乳液、 膨胀阻燃剂、 无机耐火增强材料、溶剂等组成。继 LB 之后国内许多单位也研究开发出薄型钢 结构防火涂料。国内外典型防火涂料生产厂及产品如表 3.4-4 所示。
表 3.4-4 国内外薄型钢结构防火涂料技术性能 防火性能 涂料名称、规格型号 涂层厚度 BGW-90 钢结构溶剂型薄型防火涂料(福建) SD-l 型钢结构防火涂料(上海) LB 钢结构膨胀防火涂料(成都) LB 钢结构膨胀防火涂料(杭州) GJ-l 型钢结构薄层膨胀防火涂料(北京) TN-LB 钢结构防火涂料(北京) MC10 钢结构防火涂料(北京) 涂层厚度 4mm 涂层厚度 5.5mm 涂层厚度 5mm 涂层厚度 6~7mm 涂层厚度 4mm 涂层厚度 4mm 涂层厚度 4mm 耐火极限 耐火极限 90min 耐火极限 97min 耐火极限 1~1.5h 耐火极限 1.5h 耐火极限 ? 1.5h 耐火极限 1~1.5h 耐火极限>1.5h 符合国标 符合国标 符合国标 符合国标 符合国标 符合国标 符合国标 理化性能

59

BFG8911 钢结构防火涂料(北京) SB-2 膨胀型钢结构防火涂料(北京) FCC50(美国)

涂层厚度 5mm 涂层厚度 4.7mm 涂层厚度 4.8mm

耐火极限 1.5h 耐火极限 1l0min 耐火极限 ? 60min

符合国标 符合国标 符合国标

此外,国内还有有专门用于对预应力混凝土楼板防火保护的防火涂料。现只 有公安部四川消防科学研究所研制的 106 预应力混凝土楼板防火隔热涂料一种, 其组成、作用原理、技术要求都与钢结构防火涂料基本相同,属钢结构防火涂料 的范畴。 五、钢结构防火涂料发展应用中存在的问题 (1)薄型钢结构防火涂料的耐老化、耐候性问题 厚型钢结构防火涂料主要成分为无机物,具有较好的稳定性,耐氧化、耐辐 射, 长期使用其主要性能变化不大,且可通过增加涂层厚度的办法来保证构件很 高的耐火极限,但其装饰效果比较差,不适用于有装饰要求的场所;而薄型钢结 构防火涂料主要由高聚物组成, 存在材料老化、 降解等问题。 如果经过一段时间, 涂料主要成分被氧化、 降解, 可能会削弱原有的性能, 遇火时起不到应有的作用, 就会造成损失。然而这一问题即老化寿命问题的验证工作国内尚未系统地开展, 国家也无统一的技术要求。 一些单位如北京市建筑涂料厂根据实际需要,参照有 关标准对涂料的老化疲劳寿命问题进行了探索、研究,取得了一整套可喜数据, 得到了有关专家的认可。 (2)露天钢结构防火保护问题 大量露天建筑物和构筑物, 如化工炼油厂, 石油钻井平台, 油、 气罐群及油、 气罐支撑和电缆桥架等,广泛采用了钢结构,需要施加相应的防火保护措施。由 于其暴露于户外需要承受日照、风吹、雨淋、冻融、外来冲击等严酷自然因素及 化工厂酸、碱等腐蚀的影响,需要涂料有更好的耐候性能。目前国内许多单位在 原有的钢结构防火涂料的基础上改进开发了露天防火涂料。 但是这些涂料的理化 性能都是依据室内涂料的标准要求检验的,虽然高于同类室内产品的性能指标, 但是否能满足户外苛刻条件的要求,还有待进一步研究论证,且需要国内有关部 门制定出适用于露天防火涂料的统一的国家或行业标准,以满足实际需要。

第五节 建筑装饰装修 60

一、材料、设备基本要求 1.住宅装饰装修工程所用材料的品种、规格、性能应符合设计的要求及国家 现行有关标准的规定。 2.严禁使用国家明令淘汰的材料。 3.住宅装饰装修所用的材料应按设计要求进行防火、方福河防住处理。 4.施工单位应对进场主要材料的品种、规格、性能进行验收。主要材料应有 产品合格证书,有特殊要求的应有相应的性能检测报告和中文说明书。 5.现场配制的材料应按设计要求或产品说明书制作。 6.应配备满足施工要求的配套机具设备及检测仪器。 7.住宅装饰装修工程应积极使用新材料、新技术、新工艺、新设备。 二、成品保护 1.施工过程中材料运输应符合下列规定: (1)材料运输使用电梯时,应对电梯采取保护措施。 (2)材料搬运时要避免损坏楼道内顶、墙、扶手、楼道窗户及楼道门。 2.施工过程中应采取下列成品保护措施: (1)各工种在施工中不得污染、损坏其他工种的半成品、成品。 (2)材料表面保护膜应在工程竣工时撤除。 (3)对邮箱、消防、供电、电视、报警、网络等公共设施应采取保护措 施。 三、防火安全 1.住宅装饰装修材料的燃烧性能的等级要求,应符合现行国家标准《建筑内 部装修设计防火规范》 (GB 50222)的规定。 2.对装饰织物进行阻燃处理时,应使其被阻燃剂浸透,阻燃剂的干含量应符 合产品说明书的要求。 3.对木质装饰装修材料进行防火涂料涂布前应对其表面进行清洁。 徒步至少 分两次进行,且第二次涂布应在第一次涂布的涂层表干后进行,涂布量应 不少于 500g/m2。 四、室内环境污染控制 1.规范中控制的室内环境污染物为:氡(222Rn) 、甲醛、苯和总挥发性有机 61

物(TVOC) 。 2.住宅装饰装修室内环境污染控制除应符合本规范外,尚应符合《民用建筑 工程室内环境污染控制规范》 (GB50325-2001)等国家现行标准的规定。 设计施工应选用低毒性、低污染的装饰装修材料。 3.对室内环境污染控制有要求的, 可按有关规定对 1 条的内容全部或部分进 行检测,其污染物浓度限值应符合表 3.5-1 的要求。
表 3.5-1 住宅装饰装修后室内环境污染物浓度限值

室内环境污染物 氡(Bq/m3) 甲醛(mg/m3) 苯(mg/m3) 氨(mg/m3) 总挥发性有机物 TVOC(Bq/m3)

浓度限值 ? 200 ? 0.08 ? 0.09 ? 0.20 ? 0.50

62


相关文章:
第三章 钢结构材料
钢​结​构​材​料​的​介​绍第一节(一) 概述 承重结构材料 多层建筑钢结构的主要构件种类有:梁、柱和支撑。梁的常用截面形式有焊 接 H 型钢...
钢结构 赵根田,孙德发主编第三章习题答案
钢结构 赵根田,孙德发主编第三章习题答案_建筑/土木_工程科技_专业资料。3-1....2014教师资格材料分析辅... 2014小学教师资格考试《... 2014年幼儿园教师资格考...
钢结构第三章 习题答案
钢结构第三章 习题答案_理学_高等教育_教育专区。3.3 影响焊接残余应力的因素主要有哪些?减少焊接应力和变形的措施有哪些? 答:在焊接过程中,由于不均匀的加热,在...
钢结构建设计-第三章_制造与材料
钢结构建设计-第三章_制造与材料 隐藏>> 第三章 製造與加工 3.1 一般規定冷軋型鋼構材之成型及加工製造必須依據構材加工製造圖、現場施工詳圖及 施工計畫書,並...
钢结构第三章简答题
3简答题(钢结构) 2页 1下载券钢​结​构​第​三​章​简​答...网格尺寸的确 定与网架的跨度、柱距、屋面构造 、杆件材料和结构型式有关. 1...
钢结构第三章答案
钢结构第三章答案_工学_高等教育_教育专区。长江大学 钢结构 答案 ...2014教师资格材料分析辅... 2014小学教师资格考试《... 2014年幼儿园教师资格考...
钢结构基础习题参考答案第三章
钢结构基础习题参考答案第三章_理学_高等教育_教育专区。《钢结构基础》习题参考...组合截面按连接方法和使 用材料的不同,可分为焊接组合截面(焊接截面) 、铆接...
第三章钢结构习题
第三章钢结构习题_理学_高等教育_教育专区。第三章钢结构连接一、选择题 1....所采用的材料不同 D.板件接触面的处理方式不同 19.在动荷载作用下。测焊缝...
第三章钢结构答案---修改
钢结构习题集 28页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 第三章钢结构答案---修改 隐藏>> 3.1 解: ...
钢结构第二版第三章答案
关键词:土木工程力学材料科学 1/2 相关文档推荐 钢结构第三章答案 5页 2财富...V 16 3.11 某两端铰接的拉弯构件,截面为 I45a 轧制工字形钢,钢材为 Q235。...
更多相关标签:
钢结构第三章答案 | 钢结构基础第三章 | 钢结构材料 | 东莞钢结构材料 | fgo第三章材料 | 钢结构屋面防水材料 | 钢结构屋顶材料 | 钢结构外墙材料 |